專(zhuān)利名稱：物體重心高度的測(cè)定方法及測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物體的重心高度的測(cè)定方法，具體地，涉及一種物體的重心高度的非接觸的測(cè)定方法。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用上述測(cè)定方法的測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
物體的重心位置對(duì)于物體的運(yùn)輸和使用都有著重要的影響。特別地，對(duì)于例如集裝箱等大型物體，由于其本身的體積和質(zhì)量都很大，而且又不能主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此更加不易對(duì)其重心進(jìn)行測(cè)定。目前，用來(lái)測(cè)定物體的重心高度的方法主要有稱重法、懸掛法、復(fù)擺法和平臺(tái)稱重法等。上述方法為本領(lǐng)域公知方法，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，此處并不對(duì)上述方法進(jìn)行贅述，只以最常用的懸掛法和地面反例法為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖1和圖2中以平底結(jié)構(gòu)的物體為例對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行介紹，但是該方法并不僅限于平底結(jié)構(gòu)的物體，對(duì)于多種形狀的物體均適用。如圖1和圖2所示，首先在物體的一側(cè)附裝剛性劃線板；然后利用地磅測(cè)量出物體的質(zhì)量M ；將物體的第一端放在地磅上，第二端用吊索吊起來(lái)，并且該吊索垂直于水平面， 物體的接地點(diǎn)均在BB’線上；測(cè)量此時(shí)地磅上接地點(diǎn)的反作用力R ；測(cè)定吊索與物體接地點(diǎn)之間的水平距離d ；即通過(guò)力矩公式計(jì)算出吊索與物體重心之間的水平距離C = Rd/M ；在固定于物體一側(cè)的劃線板上劃出與吊索水平距離為的C豎直線I1，該豎直線I1即為通過(guò)物體重心的一條直線；再將物體的第二端放在地磅上，第一端用吊索吊起來(lái)，并且該吊索垂直于水平面，物體接地端的接地點(diǎn)均在BB’線上；測(cè)量此時(shí)地磅上接地點(diǎn)的反作用力R’;測(cè)定吊索與物體接地點(diǎn)之間的水平距離d’ ；即通過(guò)力矩公式計(jì)算出吊索與物體重心之間的水平距離C’ = R’ d’ /M ；在固定于物體一側(cè)的劃線板上劃出與吊索水平距離為的C’豎直線12， 該豎直線I2即為通過(guò)物體重心的另一條直線；上述兩條豎直線I1和I2的交點(diǎn)即為物體重心，在物體位于地面時(shí)測(cè)量重心距離地面的高度即為物體的重心高度h。需要說(shuō)明的是，上述劃線板應(yīng)該足夠大，從而使兩條豎直線I1和I2能夠在該劃線板上延長(zhǎng)并相交于一點(diǎn)。另外，可以在地磅上安置輔助裝置從而限制物體懸掛時(shí)的接地點(diǎn)，并且防止在懸掛時(shí)，物體接地的一端發(fā)生滑動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)誤差。利用上述方法測(cè)定物體重心的高度存在很多問(wèn)題。首先，上述測(cè)定方法具有一定的危險(xiǎn)性。由于上述測(cè)定過(guò)程需要用吊索將物體的一端吊起，因此容易造成物體側(cè)向傾翻。其次，上述方法的測(cè)定效率低。測(cè)定過(guò)程中需要的設(shè)備較多，過(guò)程復(fù)雜，其中包括地磅和起重機(jī)等大型設(shè)備，測(cè)定過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。另外，最重要的是，測(cè)定結(jié)果的精度較難控制。由于測(cè)定過(guò)程中吊索必需垂直于水平面，物體兩端的接地點(diǎn)必須在一條直線上(如圖中的BB’線)，所以需要反復(fù)調(diào)試，很難滿足精度要求。而且確定重心的兩條豎直線I1和I2的都是人工繪制，因此存在人工誤差。上述這些誤差都將會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果。
并且，不僅是以上詳細(xì)介紹的測(cè)定方法，現(xiàn)有技術(shù)中的各種方法大多適用于質(zhì)量較輕的物體，而例如集裝箱或大型工件等大型的物體的重量通常要重得多，因此，某些傳統(tǒng)的測(cè)定物體重心的高度的方法甚至無(wú)法使用。而且，雖然利用上文所述的測(cè)定方法可以測(cè)定大型物體的重心高度，但是其存在問(wèn)題會(huì)更加突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種物體的重心高度的測(cè)定方法，該測(cè)定方法通過(guò)簡(jiǎn)單易的非接觸地操作就可以較為精確地找到物體的重心。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種物體的重心高度的測(cè)定方法，其中，所述測(cè)定方法包括以下步驟(a)在所述物體的一側(cè)設(shè)置圖像拍攝裝置；(b)用傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)的坡面，所述物體的底面與所述傳送帶接觸，并且所述物體隨著所述傳送帶在所述坡面上沿直線運(yùn)動(dòng)，在所述物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，利用所述圖像拍攝裝置獲取所述物體經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)時(shí)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻的第一圖像和第二圖像；(c)在所述第一圖像中選擇經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)的第一垂線，在所述第二圖像中選擇經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)的第二垂線；(d)比對(duì)所述第一圖像和第二圖像得到所述第一垂線和所述第二垂線的交點(diǎn)；(e)根據(jù)圖像和實(shí)物的比例關(guān)系，由所述交點(diǎn)(G)計(jì)算出所述物體的重心高度。優(yōu)選地，在步驟(b)中，在所述物體隨所述傳送帶在所述坡面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，利用所述圖像拍攝裝置拍攝所述物體經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)的過(guò)程而得到一組圖像或者連續(xù)影像，所述第一圖像和第二圖像從所述一組圖像或者連續(xù)影像中選擇。優(yōu)選地，所述翻轉(zhuǎn)時(shí)刻包括所述物體翻轉(zhuǎn)過(guò)程的開(kāi)始時(shí)刻。優(yōu)選地，在所述第一圖像中選擇第三直線，該第三直線和所述物體之間的位置關(guān)系與所述第二圖像中的第二垂線和所述物體之間的位置關(guān)系相同，所述第三直線與所述第一圖像中的第一垂線相交得到所述交點(diǎn)。優(yōu)選地，所述坡面包括與水平面夾角為θ工的第一平面和與水平面夾角為θ 2的第二平面，所述第一平面和第二平面相交于所述拐點(diǎn)，其中，θi < 45°，θ 2 < 45°。優(yōu)選地，所述坡面包括與水平面夾角為θ工的第一平面和與水平面平行的第二平面，所述第一平面和第二平面相交于所述拐點(diǎn)，其中，θi < 45°。優(yōu)選地，在步驟(b)中，所述傳送帶的運(yùn)行速度V = l_15m/s。優(yōu)選地，在步驟(b)中，所述傳送帶的向前和向后的運(yùn)動(dòng)速度相等。優(yōu)選地，在步驟(d)中，先在所述第二圖像中的第二垂線上取原始點(diǎn)，再在所述第一圖像中找到與所述原始點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)，過(guò)該相應(yīng)點(diǎn)作與所述第二垂線相應(yīng)的所述第三直線。優(yōu)選地，所述第二圖像中的第二垂線上的所述原始點(diǎn)為所述第二圖像中的所述坡面的所述拐點(diǎn)。優(yōu)選地，在步驟(d)中，首先求出所述第一垂線和第三直線的方程，包括
在所述第一圖像中檢測(cè)出所述坡面和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)；對(duì)所述坡面和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到所述坡面和底面的曲線方程，并聯(lián)立求出所述坡面和底面的交點(diǎn)即所述拐點(diǎn)的坐標(biāo)；測(cè)出所述相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)；求出過(guò)所述交點(diǎn)的豎直的所述第一垂線的方程，和過(guò)所述相應(yīng)點(diǎn)的所述第三直線。優(yōu)選地，提取所述坡面和底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)包括在計(jì)算機(jī)中讀入所述第一圖像；檢測(cè)出所述拐點(diǎn)在內(nèi)的所述物體和坡面的完整形狀；去除所述物體及坡面周邊不需要的圖像；利用腐蝕對(duì)所述第一圖像進(jìn)行光滑，然后找二值圖像的邊緣；提取出所述底面和坡面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)。優(yōu)選地，在所述物體的一側(cè)設(shè)置相對(duì)于物體靜止的參照物。優(yōu)選地，在所述物體的一側(cè)附裝劃線板，并在所述劃線板上標(biāo)記所述參照物。優(yōu)選地，通過(guò)所述參照物的實(shí)際尺寸和圖像上的尺寸來(lái)確定所述圖像與實(shí)物的尺寸比例關(guān)系。優(yōu)選地，所述圖像拍攝裝置為攝像機(jī)或照相機(jī)。優(yōu)選地，所述物體上附裝傾角傳感器，該傾角傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置開(kāi)始拍攝的時(shí)間。優(yōu)選地，所述物體上附裝傾角傳感器，該傾角傳感器同與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置同時(shí)啟動(dòng)。優(yōu)選地，在所述拐點(diǎn)處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，該壓力傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置開(kāi)始拍攝的時(shí)間。優(yōu)選地，在所述拐點(diǎn)處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，該壓力傳感器與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置同時(shí)啟動(dòng)。優(yōu)選地，所述履帶車(chē)輛在所述坡面上沿直線前進(jìn)和后退，所述第一圖像和第二圖像分別在所述前進(jìn)和后退過(guò)程中拍攝。另外，本發(fā)明還提供一種用于測(cè)定物體的重心高度的測(cè)定裝置，該測(cè)定裝置通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即可較為精確地實(shí)現(xiàn)物體的重心高度的測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種用于測(cè)定物體的重心高度的測(cè)定裝置，其中，所述裝置包括傳送帶，該傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)的坡面；和圖像拍攝裝置，該圖像拍攝裝置設(shè)置在所述坡面一側(cè)。優(yōu)選地，所述坡面包括與水平面夾角為θ工的第一平面和與水平面夾角為θ 2的第二平面，所述第一平面和第二平面相交于拐點(diǎn)，其中，θi < 45°，θ 2 < 45°。優(yōu)選地，所述坡面包括與水平面夾角為θ工的第一平面和與水平面平行的第二平面，所述第一平面和第二平面相交于拐點(diǎn)，其中，θi < 45°。
優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括在所述坡面的一側(cè)設(shè)置參照物。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括在所述坡面一側(cè)附裝的劃線板，所述參照物標(biāo)記在所述劃線板上。優(yōu)選地，所述圖像拍攝裝置為攝像機(jī)或照相機(jī)。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括附裝在所述物體上的傾角傳感器和控制器，該傾角傳感器與該控制器連接，所述控制器控制所述圖像拍攝裝置開(kāi)始拍攝的時(shí)間。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括附裝在所述物體上的傾角傳感器和記錄裝置，該傾角傳感器與該記錄裝置連接，所述記錄裝置與所述圖像拍攝裝置同時(shí)啟動(dòng)。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括控制器和設(shè)置在所述拐點(diǎn)處的所述傳送帶下方的壓力傳感器，該壓力傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置開(kāi)始拍攝的時(shí)間。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括記錄裝置和設(shè)置在所述拐點(diǎn)處的所述傳送帶下方的壓力傳感器，該壓力傳感器與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置同時(shí)啟動(dòng)。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括計(jì)算機(jī)，所述圖像拍攝裝置與該計(jì)算機(jī)連接。通過(guò)上述技術(shù)方案，利用圖像處理的方法和簡(jiǎn)單的物理原理，將兩條過(guò)物體的重心的垂線映射到同一圖像上，兩條垂線的交點(diǎn)即為重心，通過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的測(cè)定裝置和操作簡(jiǎn)單的測(cè)定方法實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，不但提高了作業(yè)效率，而且大大提高了精度。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。


附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量物體重心高度方法的示意圖；圖2是根據(jù)圖1所述的測(cè)量物體重心高度方法的俯視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的物體隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的物體隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的第二圖像的示意圖，其中第二平面不平行于水平面的；圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的第一圖像的示意圖，其中第二平面平行于水平面的；圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1圖像拍攝裝置2坡面21第一平面22第二平面3劃線板I1第一垂線I2第二垂線I3第三直線C原始點(diǎn)C’相應(yīng)點(diǎn)A拐點(diǎn)O1第一靶點(diǎn)O2第二靶點(diǎn)r參照距離 θ工第一平面與水平面夾角θ 2第二平面與水平面夾角
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明的附圖中，箭頭所示的方向?yàn)閭魉蛶У倪\(yùn)動(dòng)方向，也就是物體的運(yùn)動(dòng)方向。在本發(fā)明中，為了用盡量簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言進(jìn)行描述，同時(shí)便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解， 因此需要對(duì)本文中的一些術(shù)語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，但是此處的解釋和說(shuō)明與該術(shù)語(yǔ)本身在本技術(shù)領(lǐng)域中的通常的含義相比并不會(huì)產(chǎn)生矛盾和歧義。在本文中的坡面的“拐點(diǎn)”指兩個(gè)由傳送帶形成的平面的相交的邊，由于本發(fā)明的技術(shù)方案是對(duì)圖像進(jìn)行處理，因此“拐點(diǎn)”即指在從坡面的一側(cè)所拍攝的圖像中該邊簡(jiǎn)化成一點(diǎn)；“翻轉(zhuǎn)”指物體的重心從坡面的一個(gè)面移動(dòng)到另一個(gè)面，物體的底面從與一個(gè)面接觸到與另一個(gè)面接觸的過(guò)程，也就是物體的重心越過(guò)“拐點(diǎn)”，“翻轉(zhuǎn)時(shí)刻”即指物體的重心越過(guò)“拐點(diǎn)”的時(shí)刻。在對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹之前，首先介紹本發(fā)明所依據(jù)的物理學(xué)原理。根據(jù)靜力學(xué)的原理可知，當(dāng)物體在沿坡面2行駛時(shí)，坡面2對(duì)物體的作用力(包括垂直于坡面2的壓力的支撐力和沿坡面2的摩擦力)的大小和方向與物體的重力方向相反，從而使物體受力平衡，也就是說(shuō)坡面2的作用力應(yīng)當(dāng)在過(guò)坡面2對(duì)物體的支撐點(diǎn)的豎直直線上，當(dāng)物體的底面與一個(gè)面接觸時(shí)，接觸的部分都對(duì)物體產(chǎn)生支撐，因此并沒(méi)有唯一的支撐點(diǎn)，但是無(wú)論如何，該作用力的作用方向都應(yīng)當(dāng)過(guò)物體的重心。當(dāng)我們知道物體只受到重力和作用力的作用并處于平衡狀態(tài)時(shí)，如果知道重心的位置，我們就可以知道作用力的作用方向和大小，本發(fā)明正是逆向應(yīng)用這一原理，當(dāng)物體只受到重力和作用力的作用并處于平衡狀態(tài)，并且作用力作用點(diǎn)和作用方向已知，那么重心就應(yīng)該在過(guò)該支撐點(diǎn)的豎直直線上， 那么只需要找到兩個(gè)符合上述條件的過(guò)支撐點(diǎn)的豎直直線就可以通過(guò)它們的交點(diǎn)確定重心位置。本發(fā)明提供一種物體的重心高度的測(cè)定方法，其中，所述測(cè)定方法包括以下步驟(a)在所述物體的一側(cè)設(shè)置圖像拍攝裝置1 ；(b)用傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)A的坡面2，所述物體隨著所述傳送帶在所述坡面2上沿直線運(yùn)動(dòng)，在所述物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，利用所述圖像拍攝裝置1獲取所述物體兩次經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)A時(shí)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻的第一圖像和第二圖像；(c)在所述第一圖像中選擇經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)A的第一垂線I1,在所述第二圖像中選擇經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)A的第二垂線I2 ；(d)比對(duì)所述第一圖像和第二圖像得到所述第一垂線I1和所述第二垂線I2的交
占G ·(e)根據(jù)圖像和實(shí)物的比例關(guān)系，由所述交點(diǎn)G計(jì)算出所述物體的重心高度。如圖3和圖4所示，以上描述了利用圖像處理的方法測(cè)定物體的重心高度的方法， 該方法利用圖像處理和上述的物理原理，該物體隨著傳送帶在坡面2上運(yùn)動(dòng)，首先分別捕捉物體越過(guò)拐點(diǎn)A時(shí)的兩幅圖像，再將兩條過(guò)物體重心的垂線映射到同一圖像上，兩條垂線的交點(diǎn)即為圖像中重心所在的位置，只需利用圖像尺寸和實(shí)際尺寸之間的關(guān)系即可獲得實(shí)際的重心高度。上述測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)定方法的操作過(guò)程簡(jiǎn)單，不但降低了測(cè)定裝置和測(cè)定方法的復(fù)雜性，而且大大提高了精度。此處需要說(shuō)明的是，傳送帶可以鋪設(shè)在實(shí)際的表面上形成坡面2，也就是說(shuō)傳送帶下方設(shè)置有與坡面2相同的實(shí)際平面來(lái)支撐傳送帶，或者也可以在傳送帶形成的坡面2下方的某些點(diǎn)處設(shè)置有支撐件，從而支撐由傳送帶形成的坡面2，并能使傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程仍然能夠保持該坡面2的形狀。無(wú)論采用上述的何種形式，至少拐點(diǎn)A處具有支撐。優(yōu)選地，在步驟(b)中，在所述物體隨所述傳送帶在所述坡面2上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中， 利用所述圖像拍攝裝置1拍攝所述物體經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)A的過(guò)程而得到一組圖像或者連續(xù)影像，所述第一圖像和第二圖像從所述一組圖像或者連續(xù)影像中選擇。由于物體在坡面2上行駛是和在拐點(diǎn)A翻轉(zhuǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此無(wú)法直接拍到翻轉(zhuǎn)時(shí)刻一瞬間的圖像。以上所說(shuō)的一組圖像就是例如照相機(jī)的連拍模式下拍攝的一組連續(xù)的圖像，或者由拍攝者自己連續(xù)按下快門(mén)而拍攝的一組圖像，而連續(xù)影像則是攝像機(jī)所拍攝的一段視頻影像，從中選擇翻轉(zhuǎn)時(shí)刻的幀的畫(huà)面。優(yōu)選地，所述翻轉(zhuǎn)時(shí)刻包括所述物體翻轉(zhuǎn)過(guò)程的開(kāi)始時(shí)刻。當(dāng)物體隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到拐點(diǎn)A并開(kāi)始繞拐點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)時(shí)，看起來(lái)只有拐點(diǎn)A支撐物體，但是此時(shí)重心并不在過(guò)拐點(diǎn)A的豎直直線上，這種情況屬于運(yùn)動(dòng)力學(xué)的研究范疇，并不符合上述物理原理，我們?cè)谶@里不討論。而且，當(dāng)物體翻轉(zhuǎn)之前，雖然由坡面2支撐，但無(wú)法找到唯一支撐點(diǎn)，在物體開(kāi)始翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，重心又不在過(guò)支撐點(diǎn)的豎直直線上。在物體剛開(kāi)始翻轉(zhuǎn)時(shí)，只有拐點(diǎn)A作為坡面2對(duì)物體的支撐點(diǎn)，而且物體還沒(méi)有開(kāi)始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)重心還在過(guò)支撐點(diǎn)的豎直直線上，與上述物理原理的條件相符；在物體越過(guò)拐點(diǎn)A從而使翻轉(zhuǎn)結(jié)束的時(shí)刻，此時(shí)物體的底面越過(guò)拐點(diǎn)A的部分全都?jí)涸诹硪粋€(gè)平面上，因此此時(shí)物體并不是由一個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)支撐。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案中所指的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻包括翻轉(zhuǎn)過(guò)程的開(kāi)始時(shí)刻，如圖5和圖6所示。優(yōu)選地，在所述第一圖像中選擇第三直線I3，該第三直線I3和所述物體之間的位置關(guān)系與所述第二圖像中的第二垂線I2和所述物體之間的位置關(guān)系相同，所述第三直線I3 與所述第一圖像中的第一垂線I1相交得到所述交點(diǎn)G。如圖7所示，本發(fā)明的技術(shù)方案的一個(gè)重點(diǎn)就是將兩個(gè)圖像中的過(guò)重心的直線對(duì)應(yīng)地投射到同一圖像中，從而找到兩個(gè)直線的交點(diǎn)，即為重心G。在本優(yōu)選實(shí)施方式中，在第一圖像中做與第二垂線I2相對(duì)應(yīng)的第三直線I3，該第三直線I3與第一垂線I1相交的點(diǎn)即為重心G0優(yōu)選地，所述坡面2包括與水平面夾角為Q1的第一平面21和與水平面夾角為θ2 的第二平面22，所述第一平面21和第二平面22相交于所述拐點(diǎn)Α，其中，θi < 45°，θ 2 < 45°。另外，優(yōu)選地，所述坡面2包括與水平面夾角為θ工的第一平面21和與水平面平行的第二平面22，所述第一平面21和第二平面22相交于所述拐點(diǎn)A，其中，θ工 < 45°。如圖5所示，為了使傳送帶所形成的坡面2具有拐點(diǎn)A，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式通過(guò)將傳送帶設(shè)置為兩個(gè)相交平面來(lái)形成坡面2，從而使坡面2具有拐點(diǎn)A。從理論上來(lái)說(shuō)， 兩個(gè)平面之間的夾角越小，也就是兩個(gè)平面與水平面的夾角越大，測(cè)量精度就越高，但是如果平面的坡度過(guò)大就會(huì)使物體沿傳送帶方向的摩擦力減小，而物體沿傳送帶方向的重力分量增大，從而給物體隨傳送帶在坡面上運(yùn)動(dòng)帶來(lái)困難，因此兩個(gè)平面與水平面的夾角優(yōu)選地都小于45°。而且，如圖6所示更優(yōu)選地將一個(gè)平面設(shè)置為與水平面呈一定角度，而另一個(gè)平面與水平面平行，這樣涉及的角度值較少，比較方便圖像處理時(shí)夾角的計(jì)算等。但是，根據(jù)測(cè)量的原理，物體在越過(guò)拐點(diǎn)A時(shí)，相交形成拐點(diǎn)A的兩個(gè)平面之間的夾角越小，也就是兩個(gè)平面與水平面之間的夾角越大，測(cè)量的結(jié)果理論上就會(huì)越精確，但是第一平面21和/或第二平面22相對(duì)于水平面的傾斜角度越大就會(huì)增加減小物體沿傳送帶的摩擦力，并且增加物體沿傳送帶向下的重力分量，從而增加物體爬坡的難度，而且兩個(gè)平面在拐點(diǎn)A處的夾角過(guò)大會(huì)造成物體的劇烈翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，很可能由于翻轉(zhuǎn)動(dòng)作過(guò)于劇烈而影響測(cè)量結(jié)果的精度。因此需要合理地選擇第一平面21和/或第二平面22的傾斜角度。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一平面21與水平面夾角為15°，所述第二平面22與水平面平行。優(yōu)選地，在步驟(b)中，所述傳送帶的運(yùn)行速度V = l-15m/s。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，傳送帶的運(yùn)行速度越低精確度越高，低速行駛不僅更便于連續(xù)圖像或連續(xù)影像的拍攝，而且能夠更精確地找到物體上的翻轉(zhuǎn)支撐點(diǎn)。優(yōu)選地，在步驟(b)中，所述傳送帶的每次運(yùn)動(dòng)的速度相等。這是為了使分別在物體每次運(yùn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻拍攝的兩幅圖像條件相同，這樣最終測(cè)量得到的重心高值更加精確。優(yōu)選地，在步驟(d)中，先在所述第二圖像中的第二垂線I2上取原始點(diǎn)C，再在所述第一圖像中找到與所述原始點(diǎn)C的位置相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)C’，過(guò)該相應(yīng)點(diǎn)C’作與所述第二垂線I2相應(yīng)的所述第三直線13。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，將兩個(gè)圖像上的直線對(duì)應(yīng)地投射到同一圖像上有多種方法，例如在兩個(gè)圖像上分別做出兩個(gè)直線，然后再以物體為基準(zhǔn)將兩個(gè)圖像重疊，即將上下兩個(gè)圖像中的物體對(duì)齊，直接找到交點(diǎn)或者將一條直線對(duì)應(yīng)地畫(huà)在另一圖像上找到兩直線的交點(diǎn)。這里提供本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，如圖5至圖7所示，首先找到第二垂線I2在第二圖像中的一原始點(diǎn)C，在第一圖像中找到與原始點(diǎn)C位置相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn) C’，再根據(jù)第二垂線I2在第二圖像中的傾角來(lái)確定第三直線13。在第一圖像中的傾角，利用該相應(yīng)點(diǎn)C’和傾角即可做出與第二垂線I2相應(yīng)的第三直線12。對(duì)于第一平面21與水平面夾角為θ工的和第二平面22與水平面夾角為θ 2的優(yōu)選實(shí)施方式，當(dāng)?shù)谝黄矫?1和第二平面22與水平面構(gòu)成一個(gè)三角形，拐點(diǎn)A作為三角形的一個(gè)頂點(diǎn)時(shí)，即第一平面21和第二平面22所在直線的斜率正負(fù)相反時(shí)，通過(guò)幾何作圖的方法在第一圖像中做出與第二圖像中的第二垂線I2相對(duì)應(yīng)地第三直線I3，可知該第三直線I3 與豎直方向夾角為θ 1+ θ 2 ；當(dāng)?shù)谝黄矫?1和第二平面22與水平面不能構(gòu)成三角形時(shí)，即第一平面21與第二平面22所在直線的斜率正負(fù)相同時(shí)，通過(guò)幾何作圖的方法在第一圖像中做出與第二圖像中的第二垂線I2相對(duì)應(yīng)地第三直線I3，可知該第三直線I3與豎直方向夾角為 I Q1-Q2U通常，所述坡面2的第一平面21和第二平面22采用上述第一種情況，即拐點(diǎn)A作為三角形的一個(gè)頂點(diǎn)時(shí)，也就是第一平面21和第二平面22所在直線的斜率正負(fù)相反時(shí)，如圖3至圖7所示。
優(yōu)選地，所述第二圖像中的第二垂線I2上的所述原始點(diǎn)C為所述第二圖像中的所述坡面2的所述拐點(diǎn)A。如圖5至圖7所示，為了將第二垂線12投射到第一圖像上，首先需要選擇第二垂線 I2上的原始點(diǎn)C，該原始點(diǎn)C的選擇應(yīng)當(dāng)便于辨識(shí)。通常，選擇物體和第二垂線I2的公共點(diǎn)最為適合，因?yàn)槲矬w上的參照物較多，便于在第一圖像中找到相應(yīng)點(diǎn)C’，將第二垂線I2投射到第一圖像上的投影規(guī)則是以物體為基準(zhǔn)的，也就是說(shuō)使第一圖像和第二圖像中的物體重合，從而在第一圖像中找到與第二垂線I2相應(yīng)的第三直線13。這里所說(shuō)的原始點(diǎn)C為第二圖像中的坡面的拐點(diǎn)，實(shí)際上是指由于物體在坡面上并物體的底面與坡面緊密接觸，因此可以將拐點(diǎn)A視為物體上與拐點(diǎn)A緊密接觸的點(diǎn)。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明技術(shù)方案的圖像投影規(guī)則下，任何適合的點(diǎn)都可以選擇為原始點(diǎn)C，本發(fā)明對(duì)比并不限制。需要說(shuō)明的是，上文對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案中的從第二垂線I2到第三直線I3的投影規(guī)則進(jìn)行了介紹，而實(shí)現(xiàn)上述投影規(guī)則從而將第二垂線I2和第一垂線I1投影到第一圖像上的最簡(jiǎn)單地方式就是將兩個(gè)圖像重疊，使兩個(gè)圖像上的物體對(duì)齊。這種方法的使用不僅限于將第一圖像和第二圖像打印在紙上或者其他適合的材料上而通過(guò)人工進(jìn)行直接比較，還可以在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，例如將兩個(gè)圖像分別放在兩個(gè)圖層中進(jìn)行比較，精確度較高。優(yōu)選地，在步驟(d)中，首先求出所述第一垂線I1和第三直線I3的方程，包括在所述第一圖像中檢測(cè)出所述坡面2和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)；對(duì)所述坡面2和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到所述坡面2和底面的曲線方程，并聯(lián)立求出所述坡面2和底面的交點(diǎn)即所述拐點(diǎn)A的坐標(biāo)；測(cè)出所述相應(yīng)點(diǎn)C’的坐標(biāo)；求出過(guò)所述交點(diǎn)A的豎直的所述第一垂線I1的方程，和過(guò)所述相應(yīng)點(diǎn)C’的所述
第三直線13。除了上文所介紹的通過(guò)將圖像進(jìn)行直接對(duì)比的方法之外，本發(fā)明還提供了另外一種在第一圖像上得到第三直線I3的方法，在圖像中建立坐標(biāo)系，利用曲線擬合獲得與原始點(diǎn)C相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)C’的坐標(biāo)和第一垂線I1的方程，然后再利用C’點(diǎn)坐標(biāo)和第三直線I3與水平面的夾角求出第三直線I3的方程。這樣，利用第一垂線I1的方程和第三直線I3的方程就可以求出交點(diǎn)，即重心G的坐標(biāo)。上述方法的操作通常在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，能夠提高處理的速度，并提高結(jié)果的精確度。而且，該方法適于在計(jì)算機(jī)上批量進(jìn)行處理，會(huì)大大提高測(cè)量的效率。優(yōu)選地，提取所述坡面和底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)包括在計(jì)算機(jī)中讀入所述第一圖像；檢測(cè)出所述拐點(diǎn)A在內(nèi)的所述物體和坡面2的完整形狀；去除所述物體及坡面2周邊不需要的圖像；利用腐蝕對(duì)所述第一圖像進(jìn)行光滑，然后找二值圖像的邊緣；提取出所述底面和坡面2的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)。對(duì)于上述優(yōu)選實(shí)施方式中的用曲線擬合來(lái)獲得第一垂線I1和第三直線I3的方程的方法，本發(fā)明還提供了如何利用計(jì)算機(jī)提取坡面和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的方法，上述處理方法基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的圖像處理。優(yōu)選地，在所述物體的一側(cè)設(shè)置相對(duì)于物體靜止的參照物。這是為了在所拍攝的第一圖像和第二圖像中具有明顯的參照物作為基準(zhǔn)，從而便于將第二垂線1與第三直線I3 投射到同一圖像中。優(yōu)選地，在所述物體的一側(cè)附裝劃線板3，并在所述劃線板3上標(biāo)記所述參照物。 如圖5至圖7所示，這里需要說(shuō)明的是，所述參照物不僅能用在計(jì)算機(jī)的圖像處理方法中， 也能用在人工進(jìn)行圖像處理的方法中。這里的劃線板3就是為了便于進(jìn)行人工的圖像處理而設(shè)置的，可以直接在劃線板3上的任意位置標(biāo)記任意尺寸的參照物。優(yōu)選地，通過(guò)所述參照物的實(shí)際尺寸和圖像上的尺寸來(lái)確定所述圖像與實(shí)物的尺寸比例關(guān)系。由于圖像中物體尺寸和實(shí)際尺寸之間具有一定的比例關(guān)系，因此，可以通過(guò)參照物的實(shí)際尺寸和在圖像上的尺寸來(lái)確定這一比例關(guān)系。例如，在劃線板3上的任意位置標(biāo)記兩個(gè)點(diǎn)，或者十字、圓等，并記錄各自的相應(yīng)尺寸。需要說(shuō)明的是，上述參照物可以有意地設(shè)置，也可以選擇物體或者坡面2上較為明顯的固定不動(dòng)的剛性部分作為參照而無(wú)需另外選擇或設(shè)置。優(yōu)選地，所述圖像拍攝裝置1為攝像機(jī)或照相機(jī)。通過(guò)上述圖像拍攝裝置來(lái)拍攝連續(xù)圖像或者連續(xù)影像，所述的攝像機(jī)和照相機(jī)可以使用數(shù)字設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，也可以使用膠片等其他媒介存儲(chǔ)。對(duì)于數(shù)字存儲(chǔ)的圖像拍攝裝置來(lái)說(shuō)，便于在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理，也可以打印或制作成圖片來(lái)進(jìn)行人工方式處理；對(duì)于膠片等其他媒介存儲(chǔ)的圖像拍攝裝置來(lái)說(shuō)，可以將膠片沖洗出來(lái)進(jìn)行人工方式的處理。優(yōu)選地，所述物體上附裝傾角傳感器，該傾角傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。上文介紹了本發(fā)明利用圖像拍攝裝置1拍攝一組圖像或者連續(xù)影像，以獲得第一圖像和第二圖像的方法，為了確保物體的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻能夠被圖像拍攝裝置1所拍攝，還可以用傳感器來(lái)檢測(cè)物體隨著傳送帶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而更好地控制圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。本發(fā)明優(yōu)選地使用傾角傳感器附裝在物體上，當(dāng)傾角傳感器檢測(cè)到角度變化時(shí)啟動(dòng)圖像拍攝裝置1開(kāi)始進(jìn)行拍攝。優(yōu)選地，所述物體上附裝傾角傳感器，該傾角傳感器同與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)。這是本發(fā)明利用傳感器來(lái)控制圖像記錄裝置進(jìn)行拍攝的另外一個(gè)實(shí)施方式，一方面，該記錄裝置與圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)，另一方面，當(dāng)物體發(fā)生傾角變化時(shí)傾角傳感器向記錄裝置發(fā)出信號(hào)并被該記錄裝置所記錄。最后，在選擇第一圖像和第二圖像時(shí)，可以根據(jù)所述記錄裝置所記錄的傾角變化的情況來(lái)選擇。需要說(shuō)明的是，該記錄裝置記錄的內(nèi)容可以是記錄傾角發(fā)生變化的時(shí)間，也可以是物體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傾角的變化情況，這樣就可以在對(duì)應(yīng)的連續(xù)圖像或動(dòng)態(tài)影像中選擇傾角發(fā)生突變的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的圖像作為所需的第一圖像和/或第二圖像。優(yōu)選地，在所述拐點(diǎn)A處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，該壓力傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。除了上述利用傾角傳感器來(lái)輔助判斷物體的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻之外，還可以利用壓力傳感器。具體地，在上文中已經(jīng)說(shuō)明，在拐點(diǎn)A 處的傳送帶下方通常具有僅對(duì)該點(diǎn)支撐的支撐件或支撐整個(gè)傳送帶的支撐面，因此可以在該支撐件或支撐面上設(shè)置壓力傳感器，而不是在傳送帶上設(shè)置該壓力傳感器。當(dāng)物體在拐點(diǎn)A處發(fā)生翻轉(zhuǎn)的開(kāi)始時(shí)刻會(huì)對(duì)該拐點(diǎn)A產(chǎn)生壓力，利用壓力傳感器檢測(cè)該壓力從而可以判斷物體開(kāi)始發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而更好地控制圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。另外，優(yōu)選地，在所述拐點(diǎn)A處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，該壓力傳感器與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)。這是本發(fā)明利用壓力傳感器來(lái)控制圖像記錄裝置進(jìn)行拍攝的另外一個(gè)實(shí)施方式，一方面，該記錄裝置與圖像拍攝裝置1 同時(shí)啟動(dòng)，另一方面，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓力之后向記錄裝置發(fā)出信號(hào)并被該記錄裝置所記錄。最后，在選擇第一圖像和第二圖像時(shí)，可以根據(jù)所述記錄裝置所記錄的傾角變化的情況來(lái)選擇。需要說(shuō)明的是，該記錄裝置記錄的內(nèi)容可以是記錄產(chǎn)生壓力信號(hào)的時(shí)間，也可以是整個(gè)傳送帶運(yùn)行過(guò)程中拐點(diǎn)A處壓力的變化情況，這樣就可以在對(duì)應(yīng)的連續(xù)圖像或動(dòng)態(tài)影像中選擇壓力發(fā)生突變的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的圖像作為所需的第一圖像和/或第二圖像。優(yōu)選地，所述履帶車(chē)輛在所述坡面2上沿直線前進(jìn)和后退，所述第一圖像和第二圖像分別在所述前進(jìn)和后退過(guò)程中拍攝。本發(fā)明對(duì)坡面2的數(shù)量并不加以限制，也就是說(shuō)，上述測(cè)定方法可以在多個(gè)坡面上進(jìn)行，也可以在一個(gè)坡面上進(jìn)行。當(dāng)在多個(gè)坡面上進(jìn)行上述測(cè)定時(shí)，每個(gè)坡面都可以配設(shè)一套圖像拍攝裝置1，而且履帶車(chē)輛兩次行駛越過(guò)拐點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)不同，也就是說(shuō)在第一圖像和第二圖像中，履帶車(chē)輛兩次越過(guò)拐點(diǎn)之前行駛的兩個(gè)兩個(gè)坡面的傾角不同，或者履帶車(chē)輛的行駛方向不同(例如第一次為前進(jìn)，第二次為后退)。但是優(yōu)選地，為了便于執(zhí)行上述測(cè)定方法，并且為了提高測(cè)定的精確度，通常在一個(gè)坡面上，令履帶車(chē)輛沿坡面直線地前進(jìn)和后退，在前進(jìn)和后退的過(guò)程中兩次越過(guò)拐點(diǎn)，如圖1至圖6所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，這樣大大減少了所需要的輔助設(shè)備，而且便于測(cè)定過(guò)程的控制，節(jié)省大量的工作量和時(shí)間。另外，本發(fā)明還提供一種用于測(cè)定物體的重心高度的測(cè)定裝置，其中，所述裝置包括傳送帶，該傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)的坡面2 ；和圖像拍攝裝置1，該圖像拍攝裝置1設(shè)置在所述坡面2 —側(cè)。根據(jù)圖3和圖4所示，本發(fā)明的測(cè)定裝置適用于上述測(cè)定方法，利用圖像處理技術(shù)和上述物理原理(上文中已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，此處不再贅述)來(lái)對(duì)物體的重心高度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和操作即可獲得精度較高的測(cè)量結(jié)果。并且，利用本測(cè)量裝置通過(guò)上述測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，此處不再贅述。優(yōu)選地，所述坡面2包括與水平面夾角為Q1的第一平面21和與水平面夾角為θ2 的第二平面22，所述第一平面21和第二平面22相交于拐點(diǎn)Α，其中，θi < 45°，θ 2 < 45°。另外，優(yōu)選地，所述坡面2包括與水平面夾角為θ工的第一平面21和與水平面平行的第二平面22，所述第一平面21和第二平面22相交于拐點(diǎn)A，其中，θi < 45°。圖3和圖4分別顯示了這兩種優(yōu)選實(shí)施方式。為了使傳送帶形成的坡面2具有拐點(diǎn)A，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式通過(guò)用傳送帶構(gòu)成兩個(gè)相交平面來(lái)形成坡面2，從而使坡面2 具有拐點(diǎn)A。從理論上來(lái)說(shuō)，兩個(gè)平面之間的夾角越小，也就是兩個(gè)平面與水平面之間的夾角越大，測(cè)量精度就越高，但是如果平面的坡度過(guò)大就會(huì)給物體在坡面上行駛帶來(lái)困難，因此兩個(gè)平面與水平面的夾角優(yōu)選地都小于45°。而且，另一種優(yōu)選方式是將一個(gè)平面設(shè)置為與水平面呈一定角度，而另一個(gè)平面與水平面平行，這樣涉及的角度值較少，比較方便圖像處理時(shí)夾角的計(jì)算等。
優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括在所述坡面2的一側(cè)設(shè)置參照物。這是為了在所拍攝的第一圖像和第二圖像中具有明顯的參照物作為基準(zhǔn)，從而便于將第二垂線1與第三直線I3投射到同一圖像中。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括在所述坡面2 —側(cè)附裝的劃線板2，所述參照物標(biāo)記在所述劃線板2上。如圖5至圖7所示，這里需要說(shuō)明的是，所述參照物不僅能用在計(jì)算機(jī)的圖像處理方法中，也能用在人工進(jìn)行圖像處理的方法中。這里的劃線板3就是為了便于進(jìn)行人工的圖像處理而設(shè)置的，可以直接在劃線板3上的任意位置標(biāo)記任意尺寸的參照物。例如，在劃線板3上的任意位置標(biāo)記兩個(gè)點(diǎn)，或者十字、圓等，并記錄各自的相應(yīng)尺寸。優(yōu)選地，所述圖像拍攝裝置1為攝像機(jī)或照相機(jī)。通過(guò)上述圖像拍攝裝置來(lái)拍攝連續(xù)圖像或者連續(xù)影像，所述的攝像機(jī)和照相機(jī)可以使用數(shù)字設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，也可以使用膠片等其他媒介存儲(chǔ)。對(duì)于數(shù)字存儲(chǔ)的圖像拍攝裝置來(lái)說(shuō)，便于在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理，也可以打印或制作成圖片來(lái)進(jìn)行人工方式處理；對(duì)于膠片等其他媒介存儲(chǔ)的圖像拍攝裝置來(lái)說(shuō)，可以將膠片沖洗出來(lái)進(jìn)行人工方式的處理。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括附裝在所述物體上的傾角傳感器和控制器，該傾角傳感器與該控制器連接，所述控制器控制所述圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。上文介紹了本發(fā)明利用圖像拍攝裝置1拍攝一組圖像或者連續(xù)影像，以獲得第一圖像和第二圖像的方法，為了確保物體的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻能夠被圖像拍攝裝置1所拍攝，還可以用傳感器來(lái)檢測(cè)物體隨傳送帶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而更好地控制圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。本發(fā)明優(yōu)選地使用傾角傳感器附裝在物體上，當(dāng)傾角傳感器檢測(cè)到角度變化時(shí)啟動(dòng)圖像拍攝裝置1開(kāi)始進(jìn)行拍攝。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括附裝在所述物體上的傾角傳感器和記錄裝置，該傾角傳感器與該記錄裝置連接，所述記錄裝置與所述圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)。這是本發(fā)明利用傳感器來(lái)控制圖像記錄裝置進(jìn)行拍攝的另外一個(gè)實(shí)施方式，一方面，該記錄裝置與圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)，另一方面，當(dāng)物體發(fā)生傾角變化時(shí)傾角傳感器向記錄裝置發(fā)出信號(hào)并被該記錄裝置所記錄。最后，在選擇第一圖像和第二圖像時(shí)，可以根據(jù)所述記錄裝置所記錄的傾角變化的情況來(lái)選擇。需要說(shuō)明的是，該記錄裝置記錄的內(nèi)容可以是記錄傾角發(fā)生變化的時(shí)間，也可以是物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傾角的變化情況，這樣就可以在對(duì)應(yīng)的連續(xù)圖像或動(dòng)態(tài)影像中選擇傾角發(fā)生突變的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的圖像作為所需的第一圖像和/或第二圖像。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括控制器和設(shè)置在所述拐點(diǎn)A處的所述傳送帶下方的壓力傳感器，該壓力傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。除了上述利用傾角傳感器來(lái)輔助判斷物體的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻之外，本發(fā)明的測(cè)定裝置還可以利用壓力傳感器。具體地，在上文中已經(jīng)說(shuō)明，在拐點(diǎn)A處的傳送帶下方通常具有僅對(duì)該點(diǎn)支撐的支撐件或支撐整個(gè)傳送帶的支撐面，因此可以在該支撐件或支撐面上設(shè)置壓力傳感器，而不是在傳送帶上設(shè)置該壓力傳感器。當(dāng)物體在拐點(diǎn)A處發(fā)生翻轉(zhuǎn)的開(kāi)始時(shí)刻會(huì)對(duì)該拐點(diǎn)A產(chǎn)生壓力，利用壓力傳感器檢測(cè)該壓力從而可以判斷物體開(kāi)始發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而更好地控制圖像拍攝裝置1開(kāi)始拍攝的時(shí)間。另外，優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括記錄裝置和設(shè)置在所述拐點(diǎn)A處的所述傳送帶下方的壓力傳感器，該壓力傳感器與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)。這是本發(fā)明的測(cè)定裝置利用壓力傳感器來(lái)控制圖像記錄裝置進(jìn)行拍攝的另外一個(gè)實(shí)施方式，一方面，該記錄裝置與圖像拍攝裝置1同時(shí)啟動(dòng)，另一方面，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓力之后向記錄裝置發(fā)出信號(hào)并被該記錄裝置所記錄。最后，在選擇第一圖像和第二圖像時(shí)，可以根據(jù)所述記錄裝置所記錄的傾角變化的情況來(lái)選擇。需要說(shuō)明的是，該記錄裝置記錄的內(nèi)容可以是記錄產(chǎn)生壓力信號(hào)的時(shí)間，也可以是整個(gè)傳送帶運(yùn)行過(guò)程中拐點(diǎn)A處壓力的變化情況，這樣就可以在對(duì)應(yīng)的連續(xù)圖像或動(dòng)態(tài)影像中選擇壓力發(fā)生突變的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的圖像作為所需的第一圖像和/或第二圖像。優(yōu)選地，所述測(cè)定裝置還包括計(jì)算機(jī)，所述圖像拍攝裝置1與該計(jì)算機(jī)連接。這樣，由圖像拍攝裝置1拍攝的圖像或者影像可以直接傳輸并儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，從而對(duì)其進(jìn)一步的處理。下面接合圖5至圖7，介紹本發(fā)明的一種既便于人工處理又便于計(jì)算機(jī)圖像處理的優(yōu)選實(shí)施方式。如圖所示為例，第一靶點(diǎn)O1和第二靶點(diǎn)A是標(biāo)記在劃線板3上的兩個(gè)點(diǎn)， 在第二圖像中測(cè)量第一靶點(diǎn)O1到拐點(diǎn)A(即原始點(diǎn)C)的參照距離r，然后在第一圖像中，以第一靶點(diǎn)O1為圓心，參照距離r為半徑做圓，該圓與物體的履帶下邊緣的交點(diǎn)即為相應(yīng)點(diǎn) C’，再過(guò)該相應(yīng)點(diǎn)C’做與第二垂線I2斜率相對(duì)應(yīng)的第三直線13，即可得到第一垂線I1和第三直線I3的交點(diǎn)G，即為重心G。最后在第一圖像上測(cè)量該重心G與水平面之間的距離，以參照距離r與劃線板上該參照距離r的實(shí)際值，或者以第一靶點(diǎn)O1和第二靶點(diǎn)&之間的圖上距離和實(shí)際距離確定圖像與實(shí)物的尺寸比例關(guān)系。以上僅結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行示例性的介紹，而并不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。通過(guò)上述測(cè)定裝置和測(cè)定方法，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的重心高度的非接觸式測(cè)量，作業(yè)效率高，測(cè)定結(jié)果精度較高。下面對(duì)測(cè)定結(jié)果的誤差范圍進(jìn)行分析，以下的誤差分析僅為了說(shuō)明，因此為了便于計(jì)算，以第一平面21與水平面夾角Q1，第二平面22與水平面夾角θ 2，并且第一平面21和第二平面22與水平面構(gòu)成一個(gè)三角形，拐點(diǎn)A作為三角形的一個(gè)頂點(diǎn)時(shí)，即第一平面21和第二平面22所在直線的斜率正負(fù)相反時(shí)的實(shí)施方式為例計(jì)算說(shuō)明。假設(shè)傳送帶以一定的速度ν運(yùn)轉(zhuǎn)，圖像拍攝裝置1的拍攝時(shí)間間隔或者幀間隔為At，第一垂線I1與第二垂線I2之間的夾角θ = (^+(^，第一垂線“或第二垂線I2的最大偏移為νΧ Δ t，根據(jù)幾何關(guān)系可知，重心高度在第一垂線I1上的最大偏移量Ah1 = vX At/tg θ = ν X At/tg( θ 1+ θ 2)，重心高度在第二垂線I2的最大偏移量Ah2 = vX At/sin θ = ν X At/sin( θ 1+ θ 2),因此，最終測(cè)定結(jié)果的重心高度的最大偏移量 Ah= Ah^Ah2 = νΧ Δ tX (l/tg( θ j θ 2)+l/sin( θ ^ θ 2))。當(dāng)物體隨著傳送帶以ν = 15m/s的速度在與水平面夾角為θ i = 15°的第一平面 21和與水平面夾角為θ2 = 5°的第二平面22上運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，使用1420萬(wàn)像素，每秒可拍15張照片(即快門(mén)速度l/15s)的照相機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程，測(cè)得重心高度最大偏移為 6. 076mmo當(dāng)物體隨著傳送帶以ν = 15m/s的速度在與水平面夾角為Q1 = 15°的第一平面21和與水平面夾角為θ2 = 5°的第二平面22上運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，使用分辨率 1920 X 1080，每秒20幀的攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程，測(cè)得重心高度最大偏移為4. 477mm。
當(dāng)物體隨著傳送帶以ν = 15m/s的速度在與水平面夾角為Q1 = 15°的第一平面21和與水平面夾角為θ2 = 5°的第二平面22上運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，使用分辨率 16ΜΧ 12Μ，每秒30幀的攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程，測(cè)得重心高度最大偏移為2. 933mm。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種物體的重心高度的測(cè)定方法，其特征在于，所述測(cè)定方法包括以下步驟(a)在所述物體的一側(cè)設(shè)置圖像拍攝裝置(1)；(b)用傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)(A)的坡面O)，所述物體的底面與所述傳送帶接觸，并且所述物體隨著所述傳送帶在所述坡面( 上沿直線運(yùn)動(dòng)，在所述物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，利用所述圖像拍攝裝置(1)獲取所述物體兩次經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)(A)時(shí)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻的第一圖像和第二圖像；(c)在所述第一圖像中選擇經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)(A)的第一垂線(I1),在所述第二圖像中選擇經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)㈧的第二垂線(I2)；(d)比對(duì)所述第一圖像和第二圖像得到所述第一垂線(I1)和所述第二垂線(I2)的交點(diǎn)(G)；(e)根據(jù)圖像和實(shí)物的比例關(guān)系，由所述交點(diǎn)(G)計(jì)算出所述物體的重心高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，在步驟(b)中，在所述物體隨所述傳送帶在所述坡面( 上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，利用所述圖像拍攝裝置(1)拍攝所述物體經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)(A)的過(guò)程而得到一組圖像或者連續(xù)影像，所述第一圖像和第二圖像從所述一組圖像或者連續(xù)影像中選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)時(shí)刻包括所述物體翻轉(zhuǎn)過(guò)程的開(kāi)始時(shí)刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，在所述第一圖像中選擇第三直線(I3)，該第三直線(I3)和所述物體之間的位置關(guān)系與所述第二圖像中的第二垂線(I2)和所述物體之間的位置關(guān)系相同，所述第三直線(I3)與所述第一圖像中的第一垂線(I1)相交得到所述交點(diǎn)(G)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述坡面( 包括與水平面夾角為 θ ！的第一平面和與水平面夾角為θ 2的第二平面(22)，所述第一平面和第二平面02)相交于所述拐點(diǎn)㈧，其中，θ i < 45°，θ 2 < 45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述坡面( 包括與水平面夾角為 θ工的第一平面和與水平面平行的第二平面(22)，所述第一平面和第二平面02) 相交于所述拐點(diǎn)(A)，其中，<45°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述傳送帶的運(yùn)行速度 V = l-15m/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)定方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述傳送帶的每次運(yùn)動(dòng)的速度相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測(cè)定方法，其特征在于，在步驟(d)中，先在所述第二圖像中的第二垂線(I2)上取原始點(diǎn)(C)，再在所述第一圖像中找到與所述原始點(diǎn)(C)的位置相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)(C’)，過(guò)該相應(yīng)點(diǎn)(C’)作與所述第二垂線(I2)相應(yīng)的所述第三直線(I3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述第二圖像中的第二垂線(I2)上的所述原始點(diǎn)(C)為所述第二圖像中的所述坡面的所述拐點(diǎn)(A)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)定方法，其特征在于，在步驟(d)中，首先求出所述第一垂線(I1)和第三直線(I3)的方程，包括在所述第一圖像中檢測(cè)出所述坡面( 和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)； 對(duì)所述坡面( 和物體的底面的邊緣輪廓點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到所述坡面( 和底面的曲線方程，并聯(lián)立求出所述坡面( 和底面的交點(diǎn)即所述拐點(diǎn)(A)的坐標(biāo)； 測(cè)出所述相應(yīng)點(diǎn)(C’ )的坐標(biāo)；求出過(guò)所述交點(diǎn)(A)的豎直的所述第一垂線(I1)的方程，和過(guò)所述相應(yīng)點(diǎn)(C’ )的所述第三直線(I3)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11述的測(cè)定方法，其特征在于，提取所述坡面和底面的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)包括在計(jì)算機(jī)中讀入所述第一圖像；檢測(cè)出所述拐點(diǎn)(A)在內(nèi)的所述物體和坡面O)的完整形狀； 去除所述物體及坡面(2)周邊不需要的圖像； 利用腐蝕對(duì)所述第一圖像進(jìn)行光滑，然后找二值圖像的邊緣； 提取出所述底面和坡面O)的邊緣輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，在所述物體的一側(cè)設(shè)置相對(duì)于物體靜止的參照物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)定方法，其特征在于，在所述物體的一側(cè)附裝劃線板 (3)，并在所述劃線板(3)上標(biāo)記所述參照物。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的測(cè)定方法，其特征在于，通過(guò)所述參照物的實(shí)際尺寸和圖像上的尺寸來(lái)確定所述圖像與實(shí)物的尺寸比例關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述圖像拍攝裝置(1)為攝像機(jī)或照相機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述物體上附裝傾角傳感器，該傾角傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置(1)開(kāi)始拍攝的時(shí)間。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述物體上附裝傾角傳感器，該傾角傳感器同與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置(1)同時(shí)啟動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，在所述拐點(diǎn)(A)處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，該壓力傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置(1)開(kāi)始拍攝的時(shí)間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，在所述拐點(diǎn)(A)處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，該壓力傳感器與記錄裝置連接，該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置(1)同時(shí)啟動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于，所述履帶車(chē)輛在所述坡面( 上隨傳送帶沿直線前進(jìn)和后退，所述第一圖像和第二圖像分別在所述前進(jìn)和后退過(guò)程中拍攝。
22.一種用于測(cè)定物體的重心高度的測(cè)定裝置，其特征在于，所述裝置包括 傳送帶，該傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)的坡面O)；和圖像拍攝裝置(1)，該圖像拍攝裝置(1)設(shè)置在所述坡面( 一側(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述坡面( 包括與水平面夾角為 θ ！的第一平面和與水平面夾角為θ 2的第二平面(22)，所述第一平面和第二平面02)相交于拐點(diǎn)㈧，其中，θ i < 45°，θ 2 < 45°。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述坡面( 包括與水平面夾角為θ工的第一平面和與水平面平行的第二平面(22)，所述第一平面和第二平面 (22)相交于拐點(diǎn)㈧，其中，θ i < 45°。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括在所述坡面 (2)的一側(cè)設(shè)置參照物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括在所述坡面 (2) 一側(cè)附裝的劃線板0)，所述參照物標(biāo)記在所述劃線板(2)上。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述圖像拍攝裝置⑴為攝像機(jī)或照相機(jī)。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括附裝在所述物體上的傾角傳感器和控制器，該傾角傳感器與該控制器連接，所述控制器控制所述圖像拍攝裝置(1)開(kāi)始拍攝的時(shí)間。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括附裝在所述物體上的傾角傳感器和記錄裝置，該傾角傳感器與該記錄裝置連接，所述記錄裝置與所述圖像拍攝裝置(1)同時(shí)啟動(dòng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括控制器和設(shè)置在所述拐點(diǎn)(A)處的所述傳送帶下方的壓力傳感器，該壓力傳感器與控制器連接，該控制器控制所述圖像拍攝裝置(1)開(kāi)始拍攝的時(shí)間。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括記錄裝置和設(shè)置在所述拐點(diǎn)(A)處的所述傳送帶下方的壓力傳感器，該壓力傳感器與記錄裝置連接， 該記錄裝置與所述圖像拍攝裝置(1)同時(shí)啟動(dòng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的測(cè)定裝置，其特征在于，所述測(cè)定裝置還包括計(jì)算機(jī)，所述圖像拍攝裝置(1)與該計(jì)算機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種物體的重心高度的測(cè)定方法，測(cè)定方法包括在物體的一側(cè)設(shè)置圖像拍攝裝置(1)；用傳送帶形成具有向外突出的拐點(diǎn)(A)的坡面(2)，物體隨著傳送帶在所述坡面上運(yùn)動(dòng)，利用所述圖像拍攝裝置(1)獲取所述物體兩次經(jīng)過(guò)所述拐點(diǎn)(A)時(shí)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻的第一圖像和第二圖像；在第一圖像中選擇經(jīng)過(guò)拐點(diǎn)的第一垂線，在第二圖像中選擇經(jīng)過(guò)拐點(diǎn)的第二垂線；對(duì)比得到第一垂線和第二垂線的交點(diǎn)(G)；根據(jù)圖像和實(shí)物的比例關(guān)系，由交點(diǎn)計(jì)算出體的重心高度。本發(fā)明還提供了利用該測(cè)定方法的測(cè)定裝置。上述技術(shù)方案通過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的測(cè)定裝置和操作簡(jiǎn)單的測(cè)定方法實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，不但提高了作業(yè)效率，而且大大提高了精度。
文檔編號(hào)G01M1/12GK102359846SQ20111025664
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者付玲, 曾光, 涂宏斌, 王維金 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司