用於輪廓識別的紅外光幕機及其物體輪廓識別系統和方法
2023-06-14 09:13:06 1
專利名稱：用於輪廓識別的紅外光幕機及其物體輪廓識別系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於物體輪廓識別的傳感器裝置和物體輪廓識別系統，特別是涉及一種用於輪廓識別的紅外光幕機及其物體輪廓識別系統和方法。
背景技術：
物體的三維形態特徵是用以描述物體的最重要的特徵之一。物體輪廓識別的目的是檢測出物體的三維尺寸，並應用相應的算法通過計算機軟體畫出物體的三維輪廓圖。
人們一直在研究應用各種光學方法來測量物體的三維表面形狀。對於獲取物體三維輪廓尺寸的基本方法可以分為兩大類:被動輪廓測量法和主動三維輪廓測量法。被動三維輪廓識別測量法採用非結構光照明方式，從一個或者多個攝像系統獲取不同視覺方向的二維圖像，然後通過某種相關的匹配算法從不同視覺方向獲取的二維圖像中確定第三維信息來重建被測物體的三維輪廓，其缺點是當被測物體表面反射率沒有明顯差異時，如何把這些二維圖像高精度的匹配起來，因為進行局部和全場的坐標變化以克服透明的扭曲和畸形都是十分困難的，還有就是不能測量出物體的實際具體尺寸大小。另外一種更為適合計量目的的測量方法是採用主動三維輪廓測量技術，採用照明光的結構光，主動三維輪廓測量是根據三維物體對結構照明光場空間和時間的遮擋與調製，從攜帶有三維物體信息的變化廣場中解調出三維輪廓數據的一種方法。目前，國際上對於物體三維尺寸的測量，廣泛採用的仍然是三坐標測量機，三坐標測量機的測量原理是將被測物體放入其容許的測量空間以獲得被測物體幾何型面上測量點的坐標尺寸。然後根據這些點的空間坐標值計算出被測件的幾何形狀位置尺寸。不能克服其固有的缺點。
發明內容
本發明針對現有技術不足，提出一種用於輪廓識別的紅外光幕機及其物體輪廓識別系統和方法，能識別出運動物體的三維輪廓，並能準確的測量出物體的具體尺寸。本發明所採用的技術方案:
一種用於輪廓識別的紅外光幕機，包括門架，反射光幕和透射光幕，解碼器，所述透射光幕包括發射機和接收機，在所述門架上方橫向安裝反射光幕，在所述門架豎直方向的一側安裝透射光幕發射機，另一側安裝透射光幕接收機，所述反射光幕、透射光幕發射機和透射光幕接收機輸出信號接入解碼器。—種物體輪廓識別系統，包括所述的用於輪廓識別的紅外光幕機，工控機，所述紅外光幕機的反射光幕、透射光幕發射機和透射光幕接收機輸出信號接入解碼器，解碼器把處理後的實時數據通過串口傳遞給工控機，工控機通過軟體處理系統建立三維坐標，把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸來實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。一種利用紅外光幕機進行物體輪廓識別的方法，採用所述的用於輪廓識別的紅外光幕機和工控機構成的物體輪廓識別系統，所述紅外光幕機安裝在物體運行軌道上，採用主動三維輪廓測量法和三坐標測量機的原理，把物體運行的軌道看作是一個立體空間，
1)對於進入門架之內勻速運動的物體，橫向的光幕機利用時間放大器的原理來判斷物體是否被遮擋，把物體遮擋的點坐標記錄下來，解碼器接收實時的遮擋物體的具體數據，並把這些數據通過串口傳給工控機；
2)工控機接收解碼器傳來的物體被遮擋的實時數據，並對接收到的數據進行處理，根據這些遮擋的點計算出物體的三維輪廓尺寸；
3)把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸,建立三維坐標,畫出物體的輪廓圖，實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。本發明的有益積極效果:
1、本發明用於輪廓識別的紅外光幕機，結構簡單科學，電氣結構清晰，使用方便，施工可行，用於構成物體輪廓識別系統，能快速準確的識別出物體的三維輪廓和具體尺寸。本發明用於輪廓識別的紅外光幕機，安裝在物體運行軌道上，在豎直方向安裝紅外光電管，軌道最上方橫向安裝LED雷射發射管,橫向的光幕機利用時間放大器的原理來判斷物體是否被遮擋。2、本發明物體輪廓識別系統及方法，採用主動三維輪廓測量法和三坐標測量機的原理，把物體運行的軌道看作是一個立體空間，把物體遮擋的點坐標記錄下來，然後採用相應的算法，根據這些遮擋的點繪製出物體的三維輪廓和計算出尺寸大小。算法合理簡便。3、本發明結合計算機平臺和相應的測控軟體系統，將光幕投影原理、三維投影重建理論與實際的檢測任務聯繫起來，構成了物體輪廓識別系統，實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。
圖1:本發明用於輪廓識別的紅外光幕機結構方框 圖2:本發明用於輪廓識別的紅外光幕機門架剖面 圖3:本發明用於輪廓識別的紅外光幕機沒有物體通過時光線分布示意 圖4:本發明用於輪廓識別的紅外光幕機在有物體通過時光線分布示意圖。
具體實施例方式實施例一:參見圖1，本發明用於輪廓識別的紅外光幕機，包括門架1，反射光幕2和透射光幕，解碼器，所述透射光幕包括發射機3和接收機4，在所述門架I上方橫向安裝反射光幕2，在所述門架豎直方向的一側安裝透射光幕發射機3，另一側安裝透射光幕接收機4，所述反射光幕、透射光幕發射機和透射光幕接收機輸出信號接入解碼器。實施例二:參見圖1 圖4，本實施例為由實施例一的用於輪廓識別的紅外光幕機和工控機構成的物體輪廓識別系統。所述紅外光幕機的反射光幕2、透射光幕發射機3和透射光幕接收機4輸出信號接入解碼器，解碼器把處理後的實時數據通過串口傳遞給工控機，工控機通過軟體處理系統建立三維坐標，把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動 方向看成是X軸來實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。實施例三:本實施例為一種利用紅外光幕機進行物體輪廓識別的方法，採用實施例一所述的用於輪廓識別的紅外光幕機和工控機構成的物體輪廓識別系統，所述紅外光幕機安裝在物體運行軌道上，採用主動三維輪廓測量法和三坐標測量機的原理，把物體運行的軌道看作是一個立體空間，
1)對於進入門架之內勻速運動的物體，橫向的光幕機利用時間放大器的原理來判斷物體是否被遮擋，把物體遮擋的點坐標記錄下來，解碼器接收實時的遮擋物體的具體數據，並把這些數據通過串口傳給工控機；
2)工控機接收解碼器傳來的物體被遮擋的實時數據，並對接收到的數據進行處理，根據這些遮擋的點計算出物體的三維輪廓尺寸；
3)把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸,建立三維坐標,畫出物體的輪廓圖，實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。本發明物體輪廓識別方法及系統，根據光幕機透射和反射的原理來獲取物體被遮擋的點的數據，把物體的高度方向看成是三維坐標的Z軸，把物體的寬度方向看成是三維坐標的Y軸，把物體的運動方向看成是三維坐標的X軸；這樣就把運動的物體放在一個立體空間中，物體的Y坐標通過橫向的透射光幕來實時獲得數據，物體的Z坐標通過反射光幕機來獲得實時數據，物體的X坐標通過時間乘以物體的速度來實時獲得其坐標，解碼器把從光幕機獲得數據實時上傳到計算機上，計算機軟體系統在計算機上建立三維坐標，把物體的高度方向看成是Z軸， 把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸，實時繪製出物體的三維輪廓圖並計算出物體的三維尺寸。
權利要求
1.一種用於輪廓識別的紅外光幕機，包括門架，反射光幕和透射光幕，解碼器，所述透射光幕包括發射機和接收機，其特徵是:在所述門架上方橫向安裝反射光幕，在所述門架豎直方向的一側安裝透射光幕發射機，另一側安裝透射光幕接收機，所述反射光幕、透射光幕發射機和透射光幕接收機輸出信號接入解碼器。
2.—種物體輪廓識別系統，包括權利要求1所述的用於輪廓識別的紅外光幕機，工控機，其特徵是:所述紅外光幕機的反射光幕、透射光幕發射機和透射光幕接收機輸出信號接入解碼器，解碼器把處理後的實時數據通過串口傳遞給工控機，工控機通過軟體處理系統建立三維坐標，把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸來實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。
3.一種利用紅外光幕機進行物體輪廓識別的方法，採用權利要求1所述的用於輪廓識別的紅外光幕機和工控機構成的物體輪廓識別系統，所述紅外光幕機安裝在物體運行軌道上，其特徵是:採用主動三維輪廓測量法和三坐標測量機的原理，把物體運行的軌道看作是一個立體空間， 1)對於進入門架之內勻速運動的物體，橫向的光幕機利用時間放大器的原理來判斷物體是否被遮擋，把物體遮擋的點坐標記錄下來，解碼器接收實時的遮擋物體的具體數據，並把這些數據通過串口傳給工控機； 2)工控機接收解碼器傳來的物體被遮擋的實時數據，並對接收到的數據進行處理，根據這些遮擋的點計算出物體的三維輪廓尺寸； 3)把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸,建立三維坐標,畫出物體的輪廓圖，實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。
全文摘要
本發明涉及一種用於物體輪廓識別的裝置及方法。一種用於輪廓識別的紅外光幕機，包括門架，反射光幕和透射光幕，所述透射光幕包括發射機和接收機，反射光幕橫向安裝在門架上方，在門架豎直方向的一側安裝透射光幕發射機，另一側安裝透射光幕接收機，所述反射光幕、透射光幕發射機和透射光幕接收機輸出信號接入解碼器；所述物體輪廓識別系統及方法，將紅外光幕機的反射光幕、透射光幕發射機和接收機輸出信號接入解碼器，解碼器把處理後的實時數據通過串口傳遞給工控機，工控機通過軟體處理系統建立三維坐標，把物體的高度方向看成是Z軸，把物體的寬度方向看成是Y軸，把物體的運動方向看成是X軸來實現對勻速通過光幕機門架的物體進行三維輪廓識別及其尺寸的智能化測量。
文檔編號G01B11/25GK103217127SQ20131016017
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者宋奎運, 孟現海, 湯濤 申請人:鄭州恆科實業有限公司