CN202533040U - 一种矿岩块度2.5维的图像获取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿岩块度2.5维的图像获取装置，包括手推车，在手推车上设置有计算机、电源和编码器，所述编码器位于手推车的右转向轮上，且编码器与转向轮相对静止；在手推车一侧，还设置有由激光源、发射透镜、接收透镜和CCD相机构成的激光测距装置，其中，电源通过电源线分别与计算机、激光器和编码器相连，编码器的一端和计算机连接，另一端连接在CCD相机上。该装置利用激光三角原理，测量的精度可达1mm，以其非接触、测量精确，操作简单，抗干扰能力强，适合于高精度的测量和分析。

Description

一种矿岩块度2.5维的图像获取装置

技术领域

本实用新型属于获取矿岩块度(颗粒)2.5维图像的技术领域，特别是一种矿岩块度2.5-维的图像获取装置。

背景技术

在骨料(用于建筑，公路及铁路等工程中的岩石块度)加工过程中，各种岩石块度的尺寸和形状精度范围是标定相关工程应用产品质量的重要指标。

此外在采矿工程中，矿岩块度的尺寸和形状分布是反映***破碎效果的主要指标，也是***质量管理和***优化研究的重要参考依据。对此，在生产、科研中常常需要用各种手工方法和筛分等方法进行矿岩块度的尺寸和形状的测量，这些方法耗时耗力。通过测量数据的分析及结合现场的地质条件情况，可以进行***优化设计。这些地质条件包括：节理间距分布形式、节理间距大小、两组节理面之间的夹角、完整岩石及弱面的力学性质等，都是影响矿岩块度的主要因素。矿岩块度图象是图象分析技术所面临的一种特殊对象。图像分割则是实现矿岩块度快速准确测量的主要关键。传统的岩石块度分析方法不仅工作量大，效率低下，而且统计结果也不够准确。快速的方法是采用摄影法获取矿岩块度二维图像，然后对岩体图像进行分析处理，从而获取岩石块度的尺寸和形状分布情况，过程简便、效率高、结果准确可靠，标志着矿岩块度图象分析技术的一个进步。但目前图像技术的测量只能是二维的结果，三维的测量技术还不成熟，主要瓶颈之一是三维图像的获取。

发明内容

针对静态堆积的矿岩块度或颗粒(也可以是在运输带上慢速运动的块度)，通常只是用普通的光学方法获取二维矿岩块度图像，给矿岩块度的尺寸和形状测量带来了困难的问题，本实用新型的目的在于，提供一种操作简单、使用灵活、测量精度高的矿岩块度2.5维的图像获取装置。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种矿岩块度2.5维的图像获取装置，包括手推车，其特征在于，在手推车上设置有计算机、电源和编码器，所述编码器位于手推车的右转向轮上，且编码器与转向轮相对静止；在手推车一侧，还设置有由激光源、发射透镜、接收透镜和CCD相机构成的激光测距装置，其中，电源通过电源线分别与计算机、激光器和编码器相连，编码器的一端和计算机连接，另一端连接在CCD相机上。

本实用新型的其他一些特点是：

所述的激光测距装置通过三脚架固定于手推车的右侧，三角架的两端分别固定激光器和CCD相机，发射透镜固定在激光器的光束上，发射透镜和接收透镜位于一个平面上。

所述的激光器为红外线阵一字激光器。

所述的CCD相机选择面阵CCD相机。

本实用新型的矿岩块度2.5维的图像获取装置，利用激光三角原理，通过架设在检测车后面的滑轨，测量的精度可达1mm，以其非接触、测量精确，操作简单，抗干扰能力强，在选取照明光源时，选取的激光光源是红外线阵激光器，因为此激光光源具有良好的光源特性，毛刺相对于红光和绿光是比较少的，激光束发出的光束是比较均匀的。此外，红外是不可见光，辐射强度好，单色性好，相干性好，方向性强。而CCD器件由硅材料制成，对红外光线比较敏感，频谱响应在CCD的感光区域内，拍出来的图像效果比较好，适合于高精度的测量和分析。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是装置的工作流程图；

图3是软件流程图；

图中的标记分别表示：1、计算机，2、UPS，3、编码器，4、激光源，5、发射透镜，6、接收透镜，7.CCD相机，8、手推车。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步解释。

具体实施方式

本实用新型的设计思路是，利用激光三角法来获取静态或慢运动的矿岩块度三维信息，在手推车(或类似的装置)的右侧用螺丝固定激光测距装置，该激光测距装置采用红外线阵一字激光光源垂直照射到静态矿岩的表面上，而矿岩块度表面的发射光由接收透镜成像于CCD靶面上，由于采用的是面阵CCD相机，适合于静态或运动速度不快的矿岩块度情况。可以对目标物体连续采集图像，通过软件处理可以快速地构成矿岩块度的2.5维体。通过激光三角测量原理计算得到矿岩块度的2.5维数据，并由多幅图像数据恢复出矿岩块度的三维图像。

如图1所示，本实施例给出一种基于激光三角法来获取静态或慢动态的矿岩块度2.5维图像的装置，包括手推车8、计算机1、电源2、编码器3、激光源4(红外线阵一字激光器)、发射透镜5、接收透镜6、CCD7。其中，激光源4、发射透镜5、接收透镜6和CCD相机7构成激光测距装置。

本实施例中，电源2可以选择蓄电池，CCD相机7选择面阵CCD相机。

激光测距装置通过定制的三脚架固定于手推车8的右侧，电源2固定于手推车8的车厢上层，蓄电池通过电源线与计算机1、激光器4、编码器3相连，在手推车8的右转向轮上装有编码器3，该编码器3与转向轮是相对静止的，手推车8通过转向轮改变方向，编码器3每发出一个脉冲，CCD相机7采集一幅图像。计算机1和电源2架设在手推车8的顶层。编码器3的一端和计算机1连接，另一端连接在CCD相机7上，在手推车8的一侧固定一个三角架，三角架的角度是根据视场标定设定的，在三角架的两端分别固定激光器4和CCD相机7，发射透镜5固定在激光器4发出的光束上，发射透镜5和接收透镜6位于一个平面上。

本实用新型的矿岩块度2.5维的图像获取装置进行静态矿岩块度的2.5维～3维检测的工作过程如下：

激光器4发射一束光，该激光光束经过发射透镜5后，照射到矿岩块度表面上，由物体表面散射的光线通过接收透镜6，聚焦到高分辨率的光电检测器件上，形成一个散射光斑，该散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面之间的距离决定，编码器3每隔一秒钟向面阵CCD相机发送一次脉冲，面阵CCD相机每隔一次脉冲采集一张图像，面阵CCD相机通过对光电检测器件输出的电信号到计算机1进行运算处理，就可获得传感器与被测物体之间的距离信息。为了达到精确的聚焦，发射光束和光电检测器件受光面及接收透镜平面必须相交于一点。

其测量原理如图2所示：当被测物体表面移动x，反映到CCD光敏面上的像点位移x′，a为激光束光轴和接收透镜前主面的距离，b为接收透镜后主面到成像面中心点的距离，θ为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角；D为透镜中心到激光束光轴的距离，接收透镜的焦距为f，其余参数如图所示：

$x=\frac{a^2{x}^{\′}}{\mathrm{bD}-x^{\′}\sqrt{a^2-D^2}},$ 由于， $\mathrm{bD}>>x^{\′}\sqrt{a^2-D^2}$

所以上式可化简为：

$x=\frac{a^2{x}^{\′}}{f*D}$

由于面阵CCD相机是斜置的，当目标物体表面在垂直方向上发生位移变化时，显示到面阵CCD相机中被测物体像元的位移变化，然后通过三角测距的公式得到矿岩块度的表面数据信息，最后根据测量到的数据利用三维显示恢复出矿岩块度的2.5维～3维图像。

计算机中内置的软件流程图如图3所示。

Claims (4)

1.一种矿岩块度2.5维的图像获取装置，包括手推车(8)，其特征在于，在手推车(8)上设置有计算机(1)、电源(2)和编码器(3)，所述编码器(3)位于手推车(8)的右转向轮上，且编码器(3)与转向轮相对静止；在手推车(8)一侧，还设置有由激光源(4)、发射透镜(5)、接收透镜(6)和CCD相机(7)构成的激光测距装置，其中，电源(2)通过电源线分别与计算机(1)、激光器(4)和编码器(3)相连，编码器(3)的一端和计算机(1)连接，另一端连接在CCD相机(4)上。

2.如权利要求1所述的矿岩块度2.5维的图像获取装置，其特征在于，所述的激光测距装置通过三脚架固定于手推车(8)的右侧，三角架的两端分别固定激光器(4)和CCD相机(7)，发射透镜(5)固定在激光器(4)的光束上，发射透镜(5)和接收透镜(6)位于一个平面上。

3.如权利要求1所述的矿岩块度2.5维的图像获取装置，其特征在于，所述的激光器(4)为红外线阵一字激光器。

4.如权利要求1所述的矿岩块度2.5维的图像获取装置，其特征在于，所述的CCD相机选择面阵CCD相机。

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