Способ измерения объема материала, перемещаемого конвейером Советский патент 1991 года по МПК G01F13/00 

$

11

Изобретение относится к измерению объемов материалов.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства.за счет обеспечения возможности измерения объема в необхо- димом месте по длине конвейера.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема расположения телевизионных камер относительно кон вей- ера.

Способ измерения объема материала, перемещаемого конвейером, заключается в следующем.

Для измерения ширины грузопотока над полотном конвейера размещается телевизионная камера, оптическая ось которой пересекает и перпендикулярна оси ленты конвейера. Для измерения высоты грузопотока в торец полотну конвейера устанавли- вается вторая камера. Направление сканирования перпендикулярно направлению движения ленты конвейера. При этом обе камеры формируют сюжеты, выделяя из которых окна, в которые проецируется один и тот же фрагмент изоорэжения, вычисляют параметры одного и того же фрагмента. Выделяя в заданном окне зону, занимаемую грузопотоком, можно вычислить параметры грузопотока в элементах разложения, а затем осуществляя пересчет их с учетом геометрических соотношений, получить значения в метрических единицах.

Способ поясняется на работе устройства, которое содержит оптический фильтр 1, объектив 2, телевизионную камеру 3, находящиеся на одной оси. Первый выход телевизионной камеры 3 соединен с первым входом блока 4 ввода видеоинформации. Второй выход (выход синхронизации) кзме- ры 3 соединен со вторым входом блока 4. Первый выход блока 4 в-вода видеоинформации через магистраль Общая шина 5 соединен с центральным процессором 6, контроллером 7 исполнителя, с аналого-цифро- вым преобразователем 8 и контроллером 9 видеотерминала. Контроллер 7 накопителя соединен с накопителем 10. Контроллер 9 видеотерминала соединен с видеотерминалом 11. Аналого-цифроиой преобразователь 8 соединен с датчиком 12 скорости.

Первый выход камеры 3 соединен также с первым входом переключателя 13, а второй выход соединен с соответствующим вторым входом переключателя 13, первыми второй выходы которого соединены со входами видеомонитора 14.

Второй канал устройства состоит из второго оптического фильтра 15, второго объектива 16. второй телевизионной камеры 17 и второго блока 18 ввода видеоинформации. Первый и второй выходы второй телевизионной камеры 17 соединены с первым и вторым входами блока 18 ввода видеоинформации и с третьим и четвертым входами переключателя 13. Первый выход блока 18 через магистраль Общая шина 5 соединен с центральным процессором 6, контроллером 7, преобразователем 8 и контроллером 9. Выходы объективов 2 и 16 подключены к пульту 19 управления, что дает возможность осуществлять их фокусировку. Освещение ленты конвейера осуществляется осветителем 20 через оптический фильтр 21.

Устройство работает следующим образом.

Осветитель 20 через оптический фильтр 21 освещает конвейер с транспортируемым материалом в точке наблюдения,спектраль- ный состав которого определяет максимальный контраст наблюдения. Световые сигналы, отраженные от конвейера и находящегося на его ленте материала, попадают на фильтры 1 и 15, необходимые для фильтрации излучения от других источников освещения, через которые проходят только световые сигналы определенного спектра.

Через пульт 19 управления фокусируют объективы 2 и 16 для получения максимально возможного разрешения (качества изображения) на мишени телевизионных камер 3 и 17. Видеосигнал и управляющие синхроимпульсы, передающие полученное изображение объекта наблюдения, с выхода телевизионных камер поступают на входы блоков 4 и 18. В блоках 4 и 18 находится оперативная информация об изображении объекта наблюдения в двух, взаимно перпендикулярных радиусах. Контроль работы и фокусировка объективов обоих трактов осуществляется по экрану видеомонитора 14. На экране видеомонитора 14 оператор наблюдает изображение ленты конвейера и транспортируемого материала, что необходимо для наладки, юстировки и фокусировки устройства.

Коды видеосигнала с первого (магистрального) выхода каждого блока 4 и 18 через магистраль Общая шина 5 поступают к центральному процессору 6 и далее к контроллеру 7 накопителя, аналого-цифровому преобразователю 8 и контроллеру 9 видеотерминала.

Обмен информацией и соответствующие командные сигналы инициируются цен- тральным процессором 6. Программа работы, находящаяся в памяти накопителя 10, передается в продессор 6 через контроллер 7 накопителя после набора соответствующей команды на видеотерминале 11.

После этого контроллер 9 видеотерминала через Общую шину 5 вызывает процессор 6, который в свою очередь обращается сначала к контроллеру 9, опрашивает его, а затем переписывает информацию из накопителя 10.

Дальнейшая работа идет под командой процессора 6, причем обеспечивается вы- вод необходимой информации на видеотерминал 11, а промежуточные результаты, по мере необходимости, выводятся и считываются при помощи накопителя 10 и контроллера 7 накопителя.

Информация о скорости перемещения материала с датчика 12 поступает в аналого-цифровой преобразователь 8, преобразовывается там и интегрируется с сигналами о размерах мгновенного сечения материала, полученная в результате информации об объемной производительности конвейера поступает на видеотерминал 11.

Телевизионные камеры 3 и 17 устанавливают (фиг. 2) в одной плоскости, перпен- дикулярной направлению движения материала, а их оптические оси совпадают с поперечными осями симметрии сечения материала, точка пересечения оптических осей лежит на продольной оси симметрии движущегося материала, по условиям оптимальной загрузки конвейера.

Производят равномерное освещение материала осветителем 19, установленным в любом месте - сзади, сбоку или сверху камер 3 и 17 так, чтобы движущийся материал был освещен равномерно. Перед осветителем 19 устанавливают оптический фильтр 10 для освещения материала потоком света определенного спектрального диапазона, с целью увеличения получаемого контраста наблюдаемого изображения, который выби- рается исходя из максимальной разности коэффициентов отражения наблюдаемого материала и ленты конвейера.

Объективами 2 и 16 производят фокусировку наблюдаемого изображения на мишенях телевизионных камер 3 и 17 с использованием пульта 19 управления и регистрируют пространственное распределе- ние интенсивности светового потока.

В блоках ввода 4 и 18 видеоинформации производят поэлементное преобразование светового изображения сечения транспор- тируемого материала в электрические сиг- налы путем измерения элементных электрических напряжений, соответствующих элементам светового распределения яркости. Отбор измерений, поступающих по двум каналам с телевизионных камер 3 и 17,

синхронизируют во времени. Датчиком 12 скорости измеряют скорость движения материала. Электрические сигналы с датчика 12 скорости, которые синхронизируются с отбором сигналов с телевизионных камер, поступают в аналого-цифровой преобразователь 8, затем интегрируются, а информация об объемной производительности конвейера поступает на видеотерминал 11. Алгоритм расчета объемной производительности конвейера аппроксимирует расчетное сечение к реальным.

Используя поэлементные напряжения на камерах 3 и 17. измеряют ширину грузопотока I и высоту грузопотока п. При установке телевизионных камер измеряют расстояние от объективов телевизионных камер до ленты конвейера и задают эти расстояния в вертикальной плоскости Н, а в горизонтальной плоскости L Исходя из не-. обходимой точности, задают интервал разбиения. В зависимости от величины конвейера и необходимого масштаба, а также возможного конструктивного расположения камер 3 и 17 подбирают объективы 2 и 16 с необходимыми фокусными расстояниями FI и F2. Фокусировка объективов производится на среднее расстояние по наилучшему изображению, наблюдаемому на экране видеомонитора 14. т. е. максимальное расстояние - это расстояние до ленты конвейера Н. а при наличии сыпучего

материала это расстояние равно (Н- у).

Аналогично и для расстояния в горизонтальной плоскости (L- 4 ).

Вычисление объема материала производят по формуле

:)(

F2

-

)fa«.

где I - номер текущего измерения;

п - количество проведенных измерений;

Vi - величина текущего объема транс-, портируемого материала;

Fi, F2 - фокусные расстояния объективов;

Н - расстояние от объектива до ленты конвейера в вертикальной плоскости;

L - расстояние от объектива до ленты конвейера в горизонтальной плоскости;

h - высота грузопотока материала;

I - ширина грузопотока материала; .

Д - интервал разбиения.

Формула изобретения

Способ измерения объема материала, перемещаемого конвейером, включающий

освещение материала, формирование изображения телевизионной камерой, измерение пространственного распределения интенсивности светового потока, поэлементное преобразование светового изобрэже- ния транспортируемого материала в электрические сигналы, измерение электрических напряжений, соответствующих элементам светово« 0 распределенил, измерение скорости перемещения матери- ала, синхронизацию отбора телевизионных сигналов и сигналои скорости перемещения, расчет объемной производительности конвейера и вывод информации на видео- контрольное устройс г во, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности устройства путем обеспеченьп измерения обьемз в необходимом месте по длине конвейера, освещение материала и лечты конвейера производят излучением, направленным под углом к плоскости транспортирования, формируют изображения материала и ленты конвейера по отраженному световому потоку заданного спектрального диапазона, измерение пространственного распределений интенсивности световпго потока производят в двух взаимно перпендику- лярных направлениях, определяющих значения проекций текущего сечения материала в горизонтальной плоскости, совпадаю-

щей с плоскостью транспортирования материала, и в вертикальной плоскости, перпендикулярной к неправлению транспортирования, синхронизируют эти два измерения во времени, определяют ширину и высоту материала, задают расстояния до ленты конвейера в горизонтальной и вертикальной плоскостях, фокусные расстояния объективов телевизионных камер и интервал разбиения, а суммарный объем V материала вычисляют по формуле

2 V, (

Fi

1

Н hi

)(

F2

1 L-

)At,

где i - номер текущего измерения;

п - количество проведенных измерений;

V - величина текущего объема транспортируемого материала;

Fi, F2 - фокусные расстояния объективов;

Н - расстояние от объектива до ленты конвейера в вертикальной плоскости;

L - расстояние от объектива до ленты конвейера в горизонтальной плоскости грузопотока;

h - высота грузопотока материала;

I - ширина грузопотоке материала; At - интервал разбиения.

Изобретение относится к измерению объемов и позволяет обеспечить измерение объема материала, транспортируемого конвейером , в любом месте по его длине. В одной плоскости, перпендикулярной направлению движения материала, устанавливают телевизионные камеры 3 и 17, производят равномерное освещение материала осветителем 19, перед которым установлен фильтр 20. С помощью блоков 4 и 18 ввода видеоинформации производят поэлементное преобразование светового изображения транспортируемого материала в электрические сигналы. Датчиком 12 измеряют скорость движения материала. Сигналь, датчика 12 синхронизируются с отбором сигналов с телевизионных камер 3 и 17 и поступают в аналого-цифровой преобразователь 8 Используя поэлементные напряжения на камерах 3, 17, измеряют ширину и высоту грузопотока. При установке телевизионных камер 3, 17 измеряют расстояние о их объективов до ленты конвейера, а также подбирают необходимые фокусные расстояния и задают интервал разбиения. С учетом этих величин производят вычисление объема материала. 2 ил. 5 Ј± fe