在联合收割机作业时绘制谷物产量图是实现精准农业的要求,绘制产量图必须在联合收割时实时测量进入粮箱的谷粒流量。目前应用于联合收割机上的计量方案:（1）基于冲量式谷物流量传感器技术的研究,建立传感器电压与谷物流量模型的关系获得谷物流量;（2）基于γ射线衰减原理的谷物流量测量传感器的研究,建立Y射线辐射强度与谷物厚度模型的关系获得谷物流量;（3）基于称重式谷物流量传感器的研究,建立称重式传感器的电压与谷物质量模型的关系获得谷物流量;（4）基于光电漫反射原理的方法研究,建立谷物流量的光电模型关系获得谷物流量。随着科学技术的迅猛发展,非接触式测量方案逐渐成熟,结构光视觉技术广泛应用于非接触称量方案中。针对上述联合收割机方案中的问题,设计了一种基于结构光视觉的滑槽输送谷粒体积流量的测量系统,通过提取结构光图像中谷粒流结构光轮廓,采用梯形微元法,分别建立了滑槽中谷粒流的截面积计算模型和体积计算模型,计算出滑槽输送谷粒物料的体积流量。主要研究工作如下:1.构建了一套基于结构光视觉的滑槽输送谷粒体积流量测量系统。选择滑槽作为谷粒运输平台,利用大恒工业相机、线激光发射器、光电编码器与计算机等硬件完成测量系统的搭建。整个系统结构简单、经济实用,能有效的采集滑槽输送的谷粒物料的结构光轮廓图像。2.研究了张正友标定法及十字激光标定法。利用张正友的棋盘格标定方法,完成相机系统的标定;根据激光三角法原理,设计了十字激光标定法对测量系统进行标定;采用最小二乘法对标定试验数据进行拟合获得标定曲线,提高了截面积模型计算速度。通过试验验证,拟合的标定曲线与获得的试验数据平均相对误差为0.93%,满足标定要求。3.研究了谷粒流结构光轮廓图像处理技术。应用空间域滤波、频域滤波及边缘检测等图像预处理技术,通过分析处理效果选用模板为5*5的中值滤波作为图像预处理方法。采用灰度重心法、几何中心法、骨架细化法与改进的极值法提取谷粒流结构光轮廓图像中心线,选用改进的极值法作为结构光轮廓的中心线提取方法;设计了阈值判定法,解决了滑槽壁轮廓对轮廓中心线的提取干扰问题,完成了谷粒流轮廓中心线的提取工作。4.研究了谷粒流速测量方法,建立了谷粒体积流量的计算模型。设计了光电编码器测量驱动滚轮转速,斯密特触发器对编码器输出信号进行脉冲整形,电子计数器采集脉冲,测量出谷粒流速;基于梯形微元积分求和法,分别建立了应用于滑槽上的谷粒流截面积与体积计算模型。5.验证了研究的谷粒体积流量测量方法和系统的有效性,准确性与可靠性。对稻谷、高粱两种谷粒,在四种不同体积V,=17.6L,V2=24.8L,V3=32.0L,V4=39.2L,四种滑槽倾角α1=15°,α2=20°,α3=25°,α4=30°,四种不同结构光采集帧率f1=40fps,f1=60fps,f,=80fps,f1=100fps,条件下进行试验,每组条件重复四次。在相同的谷粒测量体积条件下,随着滑槽倾角的增加,平均相对误差呈现上升的趋势。稻谷与高粱最小误差均出现在滑槽倾角为30。,测量体积为17.6L,结构光采集帧率为100fps处;当测量体积为39.2L,滑槽倾角为20。,结构光图像采集帧率为40fps时,取得最大测量误差。系统测量误差小于5.2%,重复试验变异系数小于0.029,均方根误差小于1.268;试验结果表明,研究的测量系统与方法可以满足滑槽的在线测量需求。