С помощью камер и алгоритмов 3D-реконструкции программно-аппаратный комплекс, созданный учеными СПбГЭТУ «ЛЭТИ», обеспечит высокую точность замера сыпучих материалов на контрольно-пропускных пунктах и дорогах общего пользования.
23.08.2022
Сегодня измерение сыпучих материалов – песка, гравия, керамзита и других – осуществляется путем взвешивания грузовиков на въезде-выезде с карьеров или предприятий. Сотрудники охраны контрольно-пропускных пунктов, как правило, записывают массу груза в журнал учета, так как на карьерах нет доступа в интернет для создания электронной базы данных. При такой системе учета данных существует большая вероятность нарушения фиксирования массы материалов и записи о них.
Помимо этого, метод расчета массы сыпучих материалов с помощью вычисления объема не всегда точен. При расчете объема нужно знать плотность материала, которая зависит от фракции груза, влажности и т.д. Из-за этих факторов сложно быть уверенным в правильности значения плотности, а, следовательно, и в замерах материалов.
«Разработка представляет собой программно-аппаратный комплекс – сканер и программное обеспечение (ПО) для него. Сканер выглядит, как корпус, в котором сделаны два отверстия для объективов камер, располагающихся друг от друга на расстоянии. Внутри корпуса находится питание для устройств, коммутатор и климатическое оборудование. В основе проекта лежат алгоритмы компьютерного зрения: предобработка изображений, наложение маски, выделение объектов, 3D-моделирование», – рассказывает кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории МИС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Вячеслав Викторович Гульванский.
Аналогичных систем с использованием камер для измерения сыпучих грузов сегодня не существует. Конкурентом разработки ученых ЛЭТИ могут считаться лидары – устройства, измеряющие расстояния путем излучения света и замера времени возвращения отраженного луча на приемник. Такая технология позволяет анализировать объем заполнения кузова сыпучими телами, вычисляя облака точек (3D поверхность сыпучего материала) и сравнивая пустой грузовик с полным. При этом использование лидаров является гораздо более затратным методом оценки сыпучих грузов.
В отличие от лидаров, разработка ученых ЛЭТИ имеет ряд преимуществ – отсутствие слепых зон при сканировании, проблем в измерении при нелинейном и высокоскоростном передвижении грузовиков, а также доступная цена.
«Сканер подключен к ПК, на котором запускаются разработанные алгоритмы. Далее ПО передает сигнал на сканер и получает фотографии. Из серии таких фотографий получается 3D-изображение. ПО имеет свою базу данных, которая может хранить в течение долгого времени объемы и фото грузовиков по запросу заказчиков».
На данный момент разработка рассчитана для контрольно-пропускных пунктов предприятий. При использовании более современных камер и вычислителей станет возможным проводить измерения сыпучих материалов без остановки грузовика на дорогах общего пользования. В ближайшей перспективе планируется собрать промышленный образец комплекса.
Разработка поддержана грантом конкурса научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических проектов СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Проект получил финансирование на реализацию в размере 800 000 рублей.
Разработка соответствует научно-исследовательской политике университета в рамках программы развития «Приоритет 2030».
Материал подготовлен студенткой 4 курса гуманитарного факультета Дарьей Горбуновой
