基于机器视觉的铁路货运木材检尺系统开发

关 键词 ： 器视 觉 ； 材检 尺 ； 机 木 激光 测距 ； 铁路 货运
中图分 类号 ： ２ ２．２ Ｕ２ ＴＰ ４ ６ ；
文 献标 志码 ： Ａ
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［］ ２ 赵海鸣 ， 英勇 ， 卜 王纪蝉 ． 一种高精度超声波测距系统的 研制 ［］ Ｊ ．矿业 研究 与开发 ， ０ ６ ２ （）６ ２ ０ ，６ ３ ：２—６ ． ５
Ｚ ０ ｉ ｎ ＨＡ Ｈａ ｍｉｇ，Ｐ Ｙｉｙ ｎ Ｕ ｎ ｏ ｇ，ＷＡＮＧ ｉ ａ Ｊｃ ｎ．Ｄｅ ｅｏ — ｈ ｖ ｌｐ
尺 的 劳动强 度 ， 提高 检尺 效率 和精 度 ， 由于木 材 的 但 材质 、 度 等 变 化 较 大 ， 这 些 方 法 带 来 的误 差 较 密 使
大， 无法满足现实需求 ． 因此 目前应用最广 、 最实用
的方法 还是 手工 检尺 ． 文作 者利用 机 器视 觉技 术 ， 本 开发 出与 手 工检 尺操 作 相 同 的检 尺 操 作 ， 以替 代 目
图 ６ 机 器 视 觉检 尺测 试 样 本 二
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２ ０ ，６ ３ ：２—６ ．ｉ Ｃ ｉ ｓ） ０ ６ ２ （ ）６ ５ （ ｈｎ ｅ ｎ ｅ
［ ］陈振飞 ． ３ 红外探测 系统双站 被动测 距精 度分析 ［ ］ Ｊ ．科
学技 术与工程 ， ０ ７ ７ ５ ：４ —８４ ２０ ，（ ）８ ２ ４ ．
Ｃ ＨＥＮ ｈ ｎ ｅ ．Ｐ ｅ ｉ ｏ ｏ ｏ ｂ ｅｏ ｓ ｒ ａ ｉｎ ｓ ｔ ｎ ｏ Ｚ ｅ ｆｉ ｒ ｃｓ ｎ ｆ ｒｄ ｕ ｌ ｂ ｅ ｖ ｔ ｔ ｉ ｆ ｉ ｏ ａ ｏ
面积不 同 ， 要选 择 截 面 面 积较 小 的一 端 作 为测 量 需
要 手段 ， 检测 精 度直 接影 响到 所 有 者 、 营 者 、 其 经 使 用者 的切 身 利 益 ｌ ． 有 木 材 的检 尺 方 法 ， 要 是 ＿ 现 １ Ｊ 主
手 工检 尺 ， 或利用 称 重 等 间接 的方 法 计算 木 材 的体 积 ． 管人 们不 断探 索 新 的检 尺 方 法 以减 轻 手 工 检 尽
是 ， 尺测 量 的尺寸 是 根 据 经验 多次 测 量 得 到 的一 卷 个结 果 ， 只能作 为参 考 ．
取另 外 一个木 材截 面进 行测量 ， 图 ６ 用 卷尺 见 ．
测 量 的直径 为 ２ ｍ， ０ｃ 图像 测量 的结果 是 １ ．８ｃ ９５ ｍ，
相 对误差 是 ２ １ ． 差 大 的原 因是 由 于该 木 材 的 ．％ 误
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验 结果 表 明 ： 开发 的检 尺 系统 可直接 确 定 目标 面到相机 镜 头 间的距 离， 且 能够与机 器视 觉检 尺无 并 缝 融合 ， 与其 他测 距传 感 器相 比 ， 系统 成本 低 ， 该 不仅适 合 单根 等 小批 量 的木材检 尺要 求 ， 而且 适合
大批 量 的铁路 货 运木 材 的检 尺 工作 ．
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ｅｃ ｅｈｏ ｇ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ ０ ７ ７ ５ ：４ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌ ｙａｄＥ ｇ ｅｉ ，２０ ，（ ）８ ２—８ ４ Ｔ ｏ ｎ ｎ ４．
前 手 工检尺 的直 接操 作 ． 在铁 路 货运 方 面 ， 检木 材 基 本按 照 图 １方式 待 放 置 ．每节 车厢 装 载 ２到 ３捆 木 材 ， 每捆 木 材 的高 度 接 近 ４ｍ， 由于 木材 的直 径不 同 ， 大径 木材 每 捆 约 １ ０根 ， 径木 材 每捆 ２ ～３ 小 ０ ０根 ．由于 是 手工 检 尺 ， 检 尺 员需爬 上货 车测 量 ．由于每 根木 材 两端 的截 面
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第３卷 第 ４ ６ 期 ２１ ０ ２年 ８月
北
京
交
通
大
学
学
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Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ４ １３ ．
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文 章 编 号 ：６３０ ９ （０ ２ ０ —１５０ １７ —２ １２ １ ）４０ ３ —４
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参考 文献 （ ｅｅｅ ｃｓ ： Ｒ ｆｒｎｅ ）
［ ］谢德新 ． 国标检 尺对木 材材积 的影 响［ ］ １ 非 Ｊ ．安徽农学
通 报 ， ０ ７ １ （ ）９ ２ ０ ，３ ５ ：６—９ ． ７
Ｘｌ Ｄｅ ｉ Ｅ ｘｎ．Ｉ ｆ ｅ ｃ ｆｎ ｎ ｔｎ ａ ｄ ｔ ｅ ａｉ ｇ ｏ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｏ ｓａ ｄ ｒ ｉ ｒｓ ｌ ｎ ｔ ｅ ｌ ｍｂ ｃ ｎ
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截 面不 规则 ， 用卷 尺测 量精确 的直 径不 容易 ．
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ｌ ｉ， ０ ７ １ （ ）９ —９ ．（ ｈ ｅｅ ｅ ｎ ２ ０ ，３５ ：６ ７ ｉ Ｃ ｉ ｓ） ｔ ｎ ｎ
北
京
交
通
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学
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报
第 ３ 卷 ６
为像素， ５ 图 上部信息部分显示图像测量的结果 ． 利 用卷 尺 手工 测 量 的最小 尺寸 为 ２ ｍ， ２ｃ 图像 测 量 的
尺寸 为 ２ ．９ ｍ， 对 误 差 为 ０ ４ ． 要 说 明 的 ２ ０ ６ｃ 相 ．％ 需
截 面 的同步检 尺 ． 多个 截面在 同一 幅 图像 检尺 时 ， 对 应尽 量保 证这些 截 面 在 同一 平 面 内． 果需 要 提 高 如 精 度 ， 幅 图像 中包 括 的木材截 面不 应太多 ， 每 另外 测 量 精度 要充 分考 虑相机 的分辨 率 ．
ａ ｈ ａ ｉ ． ｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｍｅ ’
Ｋｅ ｒ ｓ ｍ ａ ｈｎ ｉｉｎ；ｌｇ ｓａｉｇ；ｌｓ ｒｒｎ ｉｇ ｒ ｉ ｙ ｆｅｇ ｔ ｙｗｏ ｄ ： ｃ ｉｅｖｓｏ ｏ ｃｌ ｎ ａｅ ａ ｇｎ ；ａｌ ｒ ｉｈ ｗａ
木 材检 尺是 测 量 商 品 材 规格 、 量 和数 量 的重 质
基 于机 器 视 觉 的铁 路 货 运木 材 检 尺 系统 开发
王纪武 ， 高伟 杰 ， 方波 ， 廖 李建勇
（ 京 交 通 大 学 机 械 与 电子 控 制 工 程学 院 ， 京 １０ ４ ） 北 北 ０ ０ ４
摘
要 ： 用三 角测 量原理 ， 用 图像 处理技 术 ， 利 采 解决 了基 于机 器视 觉木材 检尺技 术 的难 点 问题 ． 实
标准 ， 这就 要求对 于 每根木 材 ， 必须 首先 分别测 量两 个截面， 然后 进行 尺 寸 比较 ， 作 强度 非 常大 ．有些 工 检 尺在 高处 作业 ， 工作 非常 危 险 ．因手 工检尺 的工
收 稿 日期 ：０ １１—０ ２ １ －１３
基金项 目： 北京交通大学 校科研 基金资助项 目（ Ｉ ０ ０ ５ ６ ＫＭ． ０ ８ ３ ） Ｂ１ 作者简介 ： 王纪武（ ９０ ） 男 ， １ ７一 ， 辽宁灯塔人 ， 副教授 ， 博士 ． 研究方向为智能机器人及机器视觉．ｍａｌ ｗ ｎ ＠ｂｔ．ｄ ．ｎ ｅ ｉ： ｗａｇ ｊｕｅ ｕｃ ｊ