Устройство для измерения геометрических характеристик круглого леса

Област техники
Полезная модель к устройству измерения геометрических характеристик, таких как диаметр, длина и объем непрерывно движущегося по конвейеру круглого леса.
Уровень техники
Известно устройство измерения объемов цилиндрических изделий, раскрытое в RU 92963 U1, опубл. 10.04.2016. Известное устройство включает цифровую фотокамеру, компьютер с установленным на нем программным обеспечением и средством для размещения измеряемого штабеля в форме лотка, снабженную опознаками в виде пластин, ориентированных параллельно плоскости торцевых частей штабеля; плоский калибровочный тест с нанесенным рисунком в виде шахматной доски, тест-объект в виде параллелепипеда, на внешней поверхности которого нанесен рисунок в виде чередующихся клеток разного цвета. При этом установленное на компьютере программное обеспечение позволяет осуществлять ввод и прием изображений, расчет внутренних параметров камеры, определение местоположения опознаков, ориентированию изображений относительно системы координат объекта съемки, поиск сопряженных точек на изображениях, расчет объема штабеля, вывод и визуализацию результатов.
Недостатком известного устройства является использование группового метода измерения бревен на участке погрузо-разгрузочных работ, тогда как предлагаемое устройство обеспечивает более точную оценку размеров бревен посредством последовательного поштучного анализа размера бревен непосредственно на сортировочной линии.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели устройство измерения объемов пучка цилиндрических изделий, раскрытое в RU 2538047 С2, опубл. 10.01.2015. Устройство, раскрытое в наиболее близком аналоге, выполнено в виде рамки, на которой установлены лазерные сканеры для измерения площади торцов лесоматериалов, сканеры для измерения наружного контура пучка и сканер для измерения длины пучка. На рамке расположены также видеокамеры для видеофиксации изображения измеряемого пучка лесоматериалов.
Недостатком наиболее близкого аналога является использование группового метода измерения бревен, имеющего меньшую точность. Кроме того, описанное устройство имеет фиксированные размеры, что затрудняет его использование на различных типах конвейеров, тогда как предлагаемое устройство инвариантно к различным типам и размерам конвейеров.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства определения геометрии непрерывно движущегося по конвейеру круглого леса с обеспечением качества измеряемых параметров вне зависимости от используемого типа конвейера.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности расчета длины и ширины бревна в каждой точке вне зависимости от скорости и равномерности движения бревна по конвейеру.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для определения параметров круглого леса, содержащее рамку, образованную жестко соединенными между собой двумя вертикальными стойками, двумя наклонными и горизонтальной балками, при этом на каждой вертикальной стойке закреплен по крайней мере один элемент импульсной подсветки, а на каждой наклонной стойке закреплена видеокамера.
Вертикальные стойки выполнены с возможностью изменения длины.
Горизонтальная балка выполнена с возможностью изменения длины.
Элементы импульсной подсветки выполнены с возможностью закрепления на разной высоте и под разным углом.
Видеокамеры выполнены с возможностью закрепления на разной высоте.
Элементы импульсной подсветки выполнены с возможностью изменения угла освещения.
Видеокамеры, выполнены с возможностью изменения угла видеосъемки.
Краткое описание чертежей
Полезная модель будет более понятной из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемом чертеже, на котором изображены
1 - вертикальная стойка; 2 - наклонная балка; 3 - горизонтальная балка; 4 - видеокамера; 5 - элемент импульсной подсветки; 6 - контроллер.
Осуществление полезной модели
Устройство для определения параметров круглого леса, содержащее рамку, образованную жестко соединенными между собой двумя вертикальными стойками (1), двумя наклонными (2) и горизонтальной (3) балками, при этом на каждой вертикальной стойке (1) закреплен по крайней мере один элемент импульсной подсветки (5), а на каждой наклонной балке закреплена видеокамера (4).
Вертикальные стойки (1) выполнены с возможностью изменения длины.
Горизонтальная балка (3) выполнена с возможностью изменения длины.
Элементы импульсной подсветки (5, выполнены с возможностью закрепления на разной высоте.
Видеокамеры (4) выполнены с возможностью закрепления на разной высоте. Элементы импульсной подсветки (5) выполнены с возможностью изменения угла освещения.
Видеокамеры (4) выполнены с возможностью изменения угла видеосъемки.
Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают над транспортером, по которому перемещается круглый лес. Для этого вертикальные стойки (1), наклонные балки (2) и горизонтальную балку (3) соединяют между собой при помощи крепежных элементов (болт и гайка). Вертикальные стойки (1) в нижней части закрепляются на утяжеленной стальной пластине и устанавливают на виброгасители. При необходимости можно регулировать высоту и ширину рамки, высоту регулируют при помощи изменения длины вертикальных стоек (1), а ширину - при помощи изменения длины горизонтальной балки (3), за счет регулирования их внутренних элементов. На каждые вертикальную стойку (1) и наклонную балку (2) при помощи хомутов закрепляют элемент (5) импульсной подсветки (светодиодные RGB LED фонари) и видеокамеру (4) соответственно. При необходимости закрепления на вертикальной стойке более одного элемента (5) импульсной подсветки (до трех на каждой вертикальной стойке) используют расширительную пластину, на которой закрепляют элементы (5) импульсной подсветки, а расширительную пластину закрепляют на вертикальной стойке (1) при помощи хомутов. Стойки (1) и балки (2, 3) выполнены полыми, в пространстве которых размещены провода для соединения видеокамер (4) и элементов (5) импульсной подсветки с контролером (6), размещенным в верхней части одной из вертикальной стойки (1).
Бревно подходит по транспортеру к рамке, проходящее бревно снимают видеокамеры (4) с частотой 20 кадров/с, при этом четкость кадров обеспечивается за счет использования элементов (5) импульсной подсветки, синхронизированной с видеокамерами (4). Полученные с двух видеокамер (4) кадры передаются на вычислительное устройство по протоколу fast ethernet, где происходит их обработка и анализ: два параллельных кадра комбинируются в стереопару для анализа модели бревна и получения информации о его ширине в данной области; последовательные кадры анализируются на предмет величины смещения бревна между кадрами. В процессе прохождения бревна данные о нем записываются в стек, и по окончании его прохода рассчитывается его итоговая длина как сумма смещений между последовательными кадрами и ширина в каждой точке.
Закрепление видеокамер на каждой наклонной балке позволяет формировать стереопару из двух частично перекрывающихся видеокадров, снятых с двух противоположных относительно центральной оси вращения бревна сторон, что позволяет анализировать максимально доступную не закрытую элементами конвейера площадь бревна, что позволяет более точно определять длину и ширину бревна и его смещение в каждом кадре вне зависимости от скорости движения конвейера и изменения положения бревна на нем, при этом не изменяя принципа работы и конструкции конвейера. В случае расположения видеокамер на вертикальных стойках: а) кадры не будут перекрываться, что не позволит провести корреляцию между ними и создать стереопару; б) боковые элементы конструкции конвейера сделают невозможным процесс измерения, потребуется их удаление.
Применение в заявленном устройстве вертикальных стоек и горизонтальной балки, выполненных с возможностью изменения длины, позволяет изменять габариты устройства по длине и высоте, применение элементов импульсной подсветки и видеокамер, выполненных с возможностью закрепления на разной высоте и с возможностью изменения угла освещения и угла видеосъемки, позволяет дополнительно монтировать рамку различной высоты и ширины, настраивать углы обзора видеокамер и освещение анализируемой сцены с учетом принципа работы и конструкции конвейера без создания на нем технологических разрывов и изменения его конструкции, следовательно, позволяет устранить зависимость устройства и метода измерения от используемого типа конвейера.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получить устройство, обеспечивающее повышение точности расчета длины и ширины бревна в каждой точке вне зависимости от скорости и равномерности движения бревна по конвейеру, а также дополнительно устранить зависимость устройства и метода измерения от используемого типа конвейера, за счет элементов импульсной подсветки, обеспечивающих возможность получения четких фотографий быстро движущихся бревен, что позволяет производить анализ геометрических характеристик бревна на основе видеоконтроля.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант ее осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно полезную модель следует считать ограниченной по объему только ниже следующей формулой изобретения.