安检上坡送包智能监测与动态调节控制方法及系统与流程

本发明涉及安检设备智能控制，尤其涉及一种安检上坡送包智能监测与动态调节控制方法及系统。

背景技术：

1、在安检设备（如x光安检机）的输送线设计中，为了适应安装高度或方便后续接驳，通常包含上坡传送段。在实际运行过程中，行李进入上坡段时，由于重力分量的作用，容易产生向后的滑移趋势。特别是当行李底部材质较为光滑（如硬质塑料箱、皮质行李箱）或行李重量较大时，摩擦力往往不足以克服重力分量，导致行李在传送带上打滑甚至下滑。这不仅会导致安检图像模糊、检测失效，严重时还会引发行李堆积、碰撞甚至倒灌等安全事故。

2、现有的上坡送包控制多采用定速运行或简单的固定加减速控制，缺乏对单件行李物理属性（重量、摩擦系数）的感知能力，也无法实时监测行李与传送带之间的相对运动状态。因此，面对不同材质和重量的行李，现有的控制方式无法兼顾通行效率与运行安全，难以有效解决滑移和堆包问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种安检上坡送包智能监测与动态调节控制方法及系统。本发明涉及安检设备智能控制技术领域。本发明通过视觉感知与重量检测融合，实现对行李个体的风险预判与实时滑移监测，并采用异步协同控制策略动态调节传送带速度，防止行李滑移与堆积。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种安检上坡送包智能监测与动态调节控制方法，所述方法包括：

3、在行李进入上坡传送段前的水平过渡段，通过入口视觉传感器采集行李底部图像特征，并通过入口称重传感器采集行李重量数据；

4、根据行李底部图像特征识别行李底部材质类型，查询预置的映射表，并结合行李重量数据，获取该行李的安全限制速度和风险加权修正系数；

5、在行李进入上坡传送段后，实时监测传送带理论位移和行李实际位移，计算两者的相对滑移率，以触发滑移报警信号；

6、根据安全限制速度、风险加权修正系数以及相对滑移率，驱动变频器执行异步协同控制策略，控制上坡传送带降速以降低高风险行李的惯性冲击与滑移风险，并联动控制入口段传送带降速以拉开后方行李间距。

7、本技术实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

8、通过视觉识别底部材质并结合行李重量数据，进行物理属性的风险评估，能够在行李进入上坡段前预判其滑移风险，变被动应对为主动预防；利用视觉光流法与编码器数据融合计算相对滑移率，形成了“感知-决策-执行”的闭环控制，能够及时发现并纠正滑移行为；提出了上坡带与入口带的异步协同控制策略，优先处理高风险行李的滑移问题，同时联动降速入口带拉开间距，有效避免了因降速导致的行李堆积连锁反应；设计了id冲突处理、负滑移屏蔽、视觉故障降级等多重保障机制，确保在复杂工业环境下的稳定运行。

9、在一种可选的实现方式中，在行李进入上坡传送段前水平过渡段的入口段传送带，通过入口视觉传感器采集行李底部图像特征，并通过入口称重传感器采集行李重量数据，包括：

10、在行李进入上坡传送段前的水平过渡段，通过入口视觉传感器采集入口段传送带的行李的行李底部图像，并通过卷积神经网络提取行李底部图像的底部图像特征；

11、基于预先构建的行李信息数据库，根据底部图像特征，为行李分配对应的数字身份id，实现行李的身份构建；

12、基于数字身份id全生命周期管控机制，对行李信息数据库中的数字身份id进行管理；

13、通过入口称重传感器采集原始重量序列，并经过滑动平均滤波消除机械震动噪声，得到行李重量数据。

14、在一种可选的实现方式中，根据行李底部图像特征识别行李底部材质类型，查询预置的映射表，并结合行李重量数据，获取该行李的安全限制速度和风险加权修正系数，包括：

15、通过预训练的分类器识别行李底部图像特征对应的行李底部材质类型，并根据行李底部材质类型，查询预置的摩擦系数的映射表，获取等效摩擦系数；

16、根据行李重量数据和等效摩擦系数，引入动态安全系数，计算该行李的安全限制速度；

17、将安全限制速度与当前传送带运行速度进行对比，若当前传送带运行速度大于安全限制速度，则判定该行李的风险等级为高风险，配置高值的风险加权修正系数，并将行李信息数据库中该行李标记为高风险行李；

18、若当前传送带运行速度小于等于安全限制速度，则判定该行李的风险等级为低风险，配置低值的风险加权修正系数，并将行李信息数据库中该行李标记为低风险行李；

19、将行李的安全限制速度、风险等级以及风险加权修正系数绑定对应的数字身份id存入行李信息数据库。

20、在一种可选的实现方式中，在行李进入上坡传送段后，实时监测传送带理论位移和行李实际位移，计算两者的相对滑移率，以触发滑移报警信号，包括：

21、在行李进入上坡传送段后，通过上坡视觉传感器采集上坡传送带的行李的行李底部图像，并通过卷积神经网络提取行李底部图像的底部图像特征；

22、基于行李信息数据库，根据底部图像特征，为行李匹配对应的数字身份id，实现行李的身份匹配；

23、实时监测传送带的编码器输出的脉冲数据，根据编码器在采样周期内的脉冲数，计算传送带理论位移；

24、提取底部图像特征的若干行李底部特征点，并选取角点响应值最大的前若干底部特征点作为有效底部特征点；

25、使用光流法追踪相邻时刻的行李底部图像的有效底部特征点集合的运动轨迹，通过迭代求解光流法的光流方程，得到有效底部特征点在图像平面上的像素位移向量；

26、对所有有效底部特征点的像素位移向量进行处理，得到行李整体像素位移；

27、基于上坡视觉传感器的内参矩阵，使用针孔相机成像模型将图像平面的行李整体像素位移映射到传送带平面的实际物理位移，得到行李实际位移；

28、计算传送带理论位移与行李实际位移的相对滑移率，并根据相对滑移率，生成滑移报警信号。

29、在一种可选的实现方式中，计算传送带理论位移与行李实际位移的相对滑移率，并根据相对滑移率，生成滑移报警信号，包括：

30、计算传送带理论位移与行李实际位移的相对滑移率；

31、若相对滑移率小于0，则强制为相对滑移率赋值为0；

32、若相对滑移率大于相对滑移率阈值，则生成滑移报警信号为1，否则，生成滑移报警信号为0。

33、在一种可选的实现方式中，若存在行李底部图像中不存在有效底部特征点、行李底部图像丢失或底部图像特征跟踪失效的情况，则触发视觉故障降级策略，锁定上坡传送带和入口段传送带维持基准运行速度运行，暂停态调节控制并上传设备故障告警。

34、在一种可选的实现方式中，若上坡视觉传感器垂直安装或倾斜安装于传送带上方，则根据几何光学原理，计算行李实际位移；

35、若上坡视觉传感器安装角度倾斜，则引入透视变换矩阵对像素坐标进行校正，并计算行李实际位移。

36、在一种可选的实现方式中，根据安全限制速度、风险加权修正系数以及相对滑移率，驱动变频器执行异步协同控制策略，控制上坡传送带降速以降低高风险行李的惯性冲击与滑移风险，并联动控制入口段传送带降速以拉开后方行李间距，包括：

37、实时检索当前行李的数字身份id在行李信息数据库的行李属性数据，所述行李属性数据包括滑移报警信号和相对滑移率；

38、若滑移报警信号为1和/或相对滑移率大于相对滑移率阈值，则驱动变频器执行异步协同控制策略，进入下一步骤，否则，控制上坡传送带和入口段传送带维持基准运行速度运行；

39、根据安全限制速度、风险加权修正系数以及相对滑移率，计算上坡传送带的上坡目标速度，并转化为上坡传送带的变频器控制频率，写入变频器控制寄存器；

40、根据上坡传送带的上坡目标速度、预设安全间距以及行李重量数据，计算入口段传送带的入口段目标速度，并转化为入口段传送带变频器的控制频率，写入变频器控制寄存器；

41、从变频器控制寄存器中提取上坡传送带变频器的控制频率，生成上坡调速指令，控制上坡传送带降速以降低高风险行李的惯性冲击与滑移风险；

42、从变频器控制寄存器中提取入口段传送带变频器的控制频率，生成入口段调速指令，联动控制入口段传送带降速以拉开后方行李间距。

43、在一种可选的实现方式中，所述上坡调速指令的时序优先级高于入口段调速指令，控制器优先下发上坡调速指令，间隔固定微小时延再下发入口段调速指令，先完成上坡传送带降速以降低高风险行李的惯性冲击与滑移风险，再进行入口段传送带降速以拉开后方行李间距。

44、第二方面，本发明实施例提供了一种安检上坡送包智能监测与动态调节控制系统，用于实现安检上坡送包智能监测与动态调节控制方法，所述系统包括：

45、入口采集模块，设置于上坡传送段前的水平过渡段，包括入口视觉传感器和入口称重传感器，用于采集行李底部图像特征和行李重量数据；

46、上坡监测模块，设置于上坡传送段，包括上坡视觉传感器和编码器，用于实时监测传送带理论位移和行李实际位移；

47、控制处理模块，分别与所述入口采集模块、上坡监测模块连接，用于根据行李底部图像特征识别行李底部材质类型，结合行李重量数据计算安全限制速度和风险加权修正系数；计算传送带理论位移与行李实际位移的相对滑移率；以及根据安全限制速度、风险加权修正系数以及相对滑移率生成上坡调速指令和入口段调速指令；

48、驱动执行模块，包括上坡传送带变频器和入口段传送带变频器，用于响应于所述上坡调速指令和所述入口段调速指令，分别控制上坡传送带和入口段传送带的速度。

49、本发明实施例第三方面提出一种电子设备，电子设备包括：

50、至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

51、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明实施例第一方面提出方法。

52、本发明实施例第四方面提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提出方法。