Молодой ученый ЛЭТИ разработал проект 3D-сканера для измерения объема сыпучих материалов
Программно-аппаратный комплекс, основанный на оптических камерах, позволит сделать учет сыпучих материалов более дешевым и эффективным.
24.07.2020 1992
Выпускник бакалавриата факультета компьютерных технологий и информатики Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» Максим Миненко создал проект программно-аппаратного комплекса для измерения объемов сыпучих материалов. Разработка основана на технологии компьютерного зрения (Computer Vision), которая позволяет с минимальной погрешностью восстановить форму и реальные размеры объектов.
Оценка количества сыпучего материала, находящегося в емкости, таре или на некоторой поверхности, является сегодня одной из наиболее востребованных операций во многих отраслях промышленности. Нередко недобросовестные поставщики разными способами завышают объем поставляемого материала.
«Сегодня для учета транспортируемых материалов в грузовиках и вагонах применяются автомобильные и железнодорожные весы соответственно. Эти системы требуют тщательной подготовки фундамента для установки весов. Стоимость установки фундамента часто превышает стоимость самих весов. Также данные системы имеют малый срок службы, сложны в обслуживании и трудно переносятся на новое место», – объясняет Максим Миненко.
Для решения вышеперечисленных проблем молодой ученый предложил использовать программно-аппаратный комплекс, основанный на оптических камерах. Он позволит сделать учет сыпучих материалов более дешевым и эффективным. Подобные системы имеют низкую цену, используют бесконтактный метод измерения, просты в установке и обладают достаточной точностью для задач измерения объема. К минусам, по словам разработчика, можно отнести необходимость мощных вычислителей для некоторых алгоритмов, которые несколько повышают стоимость.
«На сегодняшний день аналогов оптических систем, позволяющих производить вычисления объема, не существует».
Основной принцип работы предлагаемой системы – реконструкция 3D формы по изображениям с помощью одной или двух камер. Во время проезда грузовика под установкой производится непрерывная съемка, полученные изображения обрабатываются: убираются артефакты, блики из-за солнца и т.д. Далее алгоритм находит особые точки и производится триангуляция – нахождение 3D позиции точек, которые объединяются в поверхность, и происходит расчет объема. «Также система способна распознавать грузовики, идентифицировать их и рассчитывать объем пустого грузовика», – поясняет Максим Миненко.
Проект молодого ученого «Разработка 3D-сканера для измерения объема сыпучих материалов» реализуется на средства гранта по программе «УМНИК» Фонда содействия инновациям – победу в конкурсе студент ЛЭТИ одержал в номинации «Новые приборы и аппаратные комплексы» во втором полугодии 2018 года. Научным руководителем выступил кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и процессов управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Иван Иванович Канатов.
В данный момент проект находится в активной разработке: осуществляется тестирование отдельных систем, создан опытный образец системы, который сейчас набирает данные для тестирования алгоритмов. Перед разработчиком стоит задача – создание прототипа с достаточным функционалом до конца 2020 года. В перспективе – разработка удаленного сервера для сложных вычислений. Разработкой заинтересовалась петербургская организация «Профбетон», в готовом продукте заинтересованы уже более пяти различных российских компаний.
