一種電子掃描式的尺寸測量裝置及方法與流程

2023-11-01 20:08:03

本發明屬於儀器領域，具體涉及一種電子掃描式的尺寸測量裝置及方法。
背景技術：
：生活中的常見的尺寸測量方法有以下幾種：用尺子直接測量，人工讀數；將被測物體固定，用可移動的掃描頭，順著被測物，進行移動掃描，從而自動測量出被測物的尺寸；用投影的方式進行測量；用光的發射-反射歷經的時間，來測量長度尺寸等。本發明是對測量方式的一種補充和豐富，本發明是運用電子掃描方式測量，測量過程無需機械移動部件，測量讀數無需人工參與，系統自動顯示被測物體的尺寸讀數。測量一致性好，並且測量過程方便快捷，效率高。技術實現要素：為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種電子掃描式的尺寸測量裝置及方法，通過該裝置測量時，測量讀數無需人工參與，系統自動顯示被測物體的尺寸讀數，測量結果排除了人為讀數的影響，測量一致性好，並且測量過程方便快捷。一種電子掃描式的尺寸測量裝置，包括光信號發射陣列和板子，板子上等間距開設有N+1個信號發射孔，板子的正面設有N+1條相互平行的刻度線，每個信號發射孔對應一條刻度線，刻度線依次由0至N編號；光信號發射陣列包括N+1個光信號發射原件，光信號發射原件設置在板子的背面，每個信號發射孔對應一個光信號發射元件且光信號發射元件發射的光信號從信號發射孔中射出，在板子正面的上方設置有能夠接收所有光信號發射元件從光信號發射孔射出的光信號的光信號接收器；光信號發射陣列接入能夠為每個光信號發射元件進行編碼和控制所有光信號發射原件逐次發射光信號的信號發射器電路，光信號接收器能夠將接收到的光信號進行解碼和處理並得到被測量物件的尺寸。所述刻度線的間距不大於被測量物件尺寸公差帶的一半。所述信號發射器電路包括：編碼掃描電路，用於對光信號發射陣列中的每個光信號發射原件進行編碼，並向光信號發射陣列發送掃描驅動信號；驅動電路，根據編碼掃描電路發送的掃描驅動信號驅動光信號發射陣列發射光信號；電源電路，用於向編碼掃描電路和驅動電路供電。所述光信號接收器包括信號接收器電路，信號接收器電路包括：光信號接收電路，用於接收光信號發射元件發出的光信號，並且將光信號轉換成數字電信號；處理器，對光信號接收電路輸出的數字電信號進行解碼，並進行被測量物件的長度計算；電源電路，用於向光信號接收電路和處理器供電。所述處理器上連接有顯示電路，顯示電路上連接有顯示器。一種電子掃描式的尺寸測量方法，包括如下步驟：步驟一，將被測量物件放在板子上，使被測量物件遮擋住信號發射孔；步驟二，信號發射電路為每個光信號發射元件進行編碼並控制所有光信號發射原件逐次發射光信號；步驟三，光信號接收器逐個接收光信號發射元件發出的光信號，然後將接收到的光信號進行解碼和處理並得到被測量物件的尺寸。所述步驟三中，每個沒有被被測量物件遮擋的光信號都會被光信號接收器接收到，在一個掃描過程完畢之後，光信號接收器根據接收到的光信號組得到未接收到光信號的光信號發射元件的編碼信息，並根據未接收到光信號的光信號發射元件的編碼信息計算被測量物件被測部位的尺寸。所述步驟二中，信號發射電路為每個光信號發射元件進行編碼的編碼結構為：頭標誌+刻度編號+刻度代碼+CRC16校驗碼，其中：頭標誌為每個完整編碼的開始標誌，是一個4位元組的固定二進位數；刻度編號：為從0刻度到N刻度編號分別用0到N號自然數進行編碼，每個刻度編號都對應一個光信號發射元件；刻度代碼：用一個字節表示，底四位表示刻度單位，高四位表示刻度數值；CRC16校驗碼：為頭標誌+刻度編號+單位刻度代碼中從第一個字節開始的所有的字節，按照順序，做CRC16校驗後得到的16位校驗值。所述步驟三中，光信號接收器依次接收到光信號發射元件的光信號後，對每個光信號的編碼進行驗證，如果驗證無誤，則計算被測量物件的尺寸，計算過程如下：{(最小刻度×缺失段連續的光信號個數)+[最小刻度×(缺失段之後接收到的第一個刻度編號-缺失段之前接收到的最後一個刻度編號)]}÷2。所述光信號接收器對每個光信號的編碼進行驗證的過程如下：首先，驗證編碼的前四個字節是否是頭標誌，如果是，則從編碼中第一個字節開始到倒數第3個字節做CRC16校驗，如果校驗值和編碼中的最後兩個字節相等，則說明該編碼完整無誤；如果數據包有任何錯誤，則光信號接收器發出錯誤提示。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明通過在板子上等間距開設有N+1個信號發射孔，在板子的正面設置N+1條相互平行的刻度線，每個信號發射孔對應一條刻度線，刻度線依次由0至N編號；光信號發射原件設置在板子的背面，每個信號發射孔對應一個光信號發射元件且光信號發射元件發射的光信號從信號發射孔中射出，在板子正面的上方設置有能夠接收所有光信號發射元件從光信號發射孔射出的光信號的光信號接收器；光信號發射陣列接入能夠為每個光信號發射元件進行編碼和控制所有光信號發射原件逐次發射光信號的信號發射器電路，光信號接收器能夠將接收到的光信號進行解碼和處理並得到被測量物件的尺寸，在測量被測量物件時，將被測量物件放在板子上，使被測量物件遮擋住信號發射孔，再由信號發射電路為每個光信號發射元件進行編碼並控制所有光信號發射原件逐次發射光信號，光信號接收器逐個接收光信號發射元件發出的光信號，然後將接收到的光信號進行解碼和處理並得到被測量物件的尺寸，在計算被測量物件的尺寸時，由於被測量物件的遮擋，處於被測量物件下方的發射孔被堵住，從這些發射孔發射的光信號無法到達光信號接收器，光信號接收器就可以根據未被接收到的信號，結合相鄰兩個發射孔之間的距離，計算出被測量物件的尺寸。進一步的，本發明的刻度線的間距不大於被測量物件尺寸公差帶的一半，因此在測量時能夠保證被測量物件測量尺寸的精度。進一步的，通過設置顯示器，能夠使得測量結果及時顯示，方便記錄和觀看。【附圖說明】圖1為本發明的測量裝置的結構示意圖；圖2為本發明的測量裝置測量被測量物件時的示意圖；圖3為本發明的板子上的刻度的局部示意圖；圖4為本發明的電路及功能框圖。其中，1-板子，2-信號發射孔，3-光信號發射元件，3-1-光信號，4-光信號接收器，5-被測量物件，6-刻度線。【具體實施方式】下面結合附圖來對本發明作進一步的說明。如圖1至圖4所示，本發明的電子掃描式的尺寸測量裝置，包括光信號發射陣列和板子1，板子1上等間距開設有N+1個信號發射孔2，板子1的正面設有N條相互平行的刻度線6，每個信號發射孔2對應一條刻度線，刻度線依次由0至N編號，刻度線的間距X不大於被測量物件5尺寸公差帶的一半；光信號發射陣列包括N+1個光信號發射原件3，光信號發射原件3設置在板子1的背面，每個信號發射孔2對應一個光信號發射元件3，且光信號發射元件3發射的光信號從信號發射孔2中射出，在板子1正面的上方設置有能夠接收所有光信號發射元件3從光信號發射孔2射出的光信號的光信號接收器4；光信號發射陣列是接入能夠為每個光信號發射元件3進行編碼和控制所有光信號發射原件逐次發射光信號的信號發射器電路，光信號接收器4能夠將接收到的光信號進行解碼和計算並顯示被測量物件5的尺寸；如圖4所示，信號發射器電路包括：編碼掃描電路，用於對光信號發射陣列中的每個光信號發射原件3進行編碼，並向光信號發射陣列發送掃描驅動信號；驅動電路，根據編碼掃描電路發送的掃描驅動信號驅動光信號發射陣列發射光信號；電源電路，用於向編碼掃描電路和驅動電路供電。光信號接收器4包括信號接收器電路，信號接收器電路包括：光信號接收電路，用於接收光信號發射元件3發出的光信號，並且將光信號轉換成數字電信號；處理器，對光信號接收電路輸出的數字電信號進行解碼，並進行被測量物件的長度計算；電源電路，用於向光信號接收電路和處理器供電；處理器上連接有顯示電路，顯示電路上連接有顯示器。通過本發明的測量裝置測量被測量物件5的帶測量部位時，測量過程包括如下步驟：步驟一，將被測量物件5放在板子1上，使被測量物件5遮擋住信號發射孔；步驟二，信號發射電路為每個光信號發射元件3進行編碼並控制所有光信號發射原件逐次發射光信號，信號發射電路為每個光信號發射元件3進行編碼的編碼結構為：頭標誌+刻度編號+刻度代碼+CRC16校驗碼，其中：頭標誌為每個完整編碼的開始標誌，是一個4位元組的固定二進位數；刻度編號：為從0刻度到N刻度編號分別用0到N號自然數進行編碼，每個刻度編號都對應一個光信號發射元件3；刻度代碼：用一個字節表示，底四位表示刻度單位，高四位表示刻度數值；CRC16校驗碼：為頭標誌+刻度編號+單位刻度代碼中從第一個字節開始(包含第一個字節)的所有的字節，按照順序，做CRC16校驗後得到的16位校驗值；步驟三，光信號接收器4逐個接收光信號發射元件3發出的光信號，每個沒有被被測量物件5遮擋的光信號都會被光信號接收器4接收到，在一個掃描過程完畢之後，光信號接收器4根據接收到的光信號組得到未接收到光信號的光信號發射元件的編碼信息；然後對每個光信號的編碼進行驗證，驗證時，首先，驗證編碼的前四個字節是否是頭標誌，如果是，則從編碼中第一個字節(包含第一個字節)開始到倒數第3個字節(包含第三個字節)做CRC16校驗，如果校驗值和編碼中的最後兩個字節相等，則說明該編碼完整無誤，如果數據包有任何錯誤，則光信號接收器4發出錯誤提示；當驗證無誤時，再根據未接收到光信號的光信號發射元件的編碼信息計算被測量物件5被測部位的尺寸，計算過程如下：{(最小刻度×缺失段連續的光信號個數)+[最小刻度×(缺失段之後接收到的第一個刻度編號-缺失段之前接收到的最後一個刻度編號)]}÷2。本發明的原理說明：如圖1所示，在板1的下方，貼有光信號發射元件3，每隔X毫米一個，一共有N+1個。每個光信號元件3發出的光信號3-1都可以通過信號發射孔2發射出去。在光信號3-1的發射方向上，設有光信號接收器4，光信號接收器4可接收到所有光信號發射元件發射出來的光信號。如圖2所示，測量時，所有的光信號發射元件都是按照順序逐次向外部發射光學信號的，光信號接收器會逐次接收到每個光信號發射元件發射的光學信號，當被測量物件5被放置在板子1上後，由於被測量物件5的遮擋，處於被測量物件下方的信號發射孔被堵住，從這些發射孔發射的光信號無法到達光信號接收器，所以，光信號接收器就可以根據未被接收到的光信號，並結合被測量物件5兩側的兩個發射孔之間的距離，計算出被測量物件被測部位的尺寸。刻度設計，如圖3和圖1所示，在板材1上，按照規定的間隔距離(在此設該值為X)，在一條直線上，設計N+1個信號發射孔。如圖2和圖3所示，在測量時，相鄰刻度線之間的間距即刻度的最小分度值應不大於被測量物件5的公差帶的一半，這樣使得被測量物件5的測量尺寸滿足精度要求，為了適應對不同規格及不同精度要求的被測量物件，本發明板子上的信號發射孔和刻度線的間距以及板子總長可以設置成不同規格，在測量被測量物件5的尺寸時，根據其尺寸的大小及精度的要求選擇合適規格的測量裝置進行測量即可。如圖4所示，為本發明的電路及功能框圖：在光信號發射器電路中，各單元電路的功能如下：1)電源電路是為光信號發射器中的光信號發射元件陣列電路和編碼掃描電路供電的電路；2)編碼掃描電路是對光信號發射陣列電路中的每個光發射元件進行編碼，並且產生光發射元件的掃描驅動信號的電路；3)光信號發射元件陣列電路是指，按照一定間距，直線排列起來的光信號發射元件陣列，以及這些光信號發射元件的驅動電路。在信號接收器電路中，各單元功能如下：1)光信號接收電路，是接收光信號發射元件發出的光信號，並且將其轉換成數字電信號的電路；2)處理器，對光信號接收電路輸出的數位訊號進行解碼，並根據解碼到的所有信息進行被測物的長度計算，然後將計算出的結果數值，經顯示驅動程序產生驅動信號，用該驅動信號去控制外部顯示電路顯示的內容；3)顯示電路，是具備顯示數值的器件和其驅動電路組成的功能單元電路，其主要功能就是將處理器產生的驅動信號，經過驅動電路，送到顯示器件，在顯示器件上顯示出數值。本發明的掃描方法：所有的光信號發射元件都接入光信號發射元件的驅動電路，每個光信號發射元件都有唯一的編碼與之相對應，從第一個光信號發射元件的編碼到最後一個光信號發射元件的編碼，整個編碼是順序並有規律的連續過程；電路在工作時，先從第一個光信號發射元件開始發射編碼信號，然後，再從第二個光信號發射元件發射編碼信號，按照次序，依次類推，直到從最後一個光信號發射元件將編碼信號發射完畢，算是一次掃描過程。為了避免相互幹擾，掃描過程中每次只能從一個信號發射元件發射編碼信號，其它信號發射元件都不發信號。編碼設計：光信號發射元件發射的編碼結構設計如下：頭標誌+刻度編號+刻度代碼+CRC16校驗碼頭標誌：每個完整編碼的開始標誌，該標誌是一個4位元組的固定二進位數0xAAAAAAAA；刻度編號：從0刻度到N刻度編號分別用0到N號自然數進行編碼，例如：第0個刻度的編號為0，第124個刻度的編碼為123，每個刻度編號都對應一個光信號發射元件。單位刻度代碼：用一個字節表示，底四位表示刻度單位，高四位表示刻度數值，例如代碼(二進位)00101000，可做如下解讀：該公式的意思是：單位刻度的單位長度X是2釐米。刻度代碼低四位(刻度單位)的含義如表1所示：表1刻度代碼低四位(二進位)長度單位0000～1001保留10100.5毫米10111毫米11001釐米1101～1111保留刻度代碼高四位(刻度數值)的意義如表2所示：表2代碼低四位(二進位)數值00000000110010200113010040101501106011171000810019101010101111110012110113111014111115CRC16校驗碼：「頭標誌+刻度編號+單位刻度代碼」中從第一個字節開始(包含第一個字節)的所有的字節，按照順序，做CRC16校驗後得到的16位校驗值，CRC16校驗方法資料很多，在此不做講解。測量數值計算在測量時，每個沒有被物體遮擋的信號，都會被信號接收器接收到，信號接收器會根據接收到的信號組，得知在一個掃描過程完畢之後，哪些信號發射元件發射的編碼信號沒有被接收到，從而可以確定這些信號被被測物件遮擋住了。如圖2所示，0號刻度(對應的0號信號發射元件)到N號刻度(對應的N號信號發射元件)，依次發射出來的刻度編碼數據包分別如表3所示：表3刻度編號(光發射元件編號)刻度編碼數據包00xAA0xAA0xAA0xAA0x000x1B0x410xFA10xAA0xAA0xAA0xAA0x010x1B0x400x6A20xAA0xAA0xAA0xAA0x030x1B0x410x0A30xAA0xAA0xAA0xAA0x040x1B0x430x3A40xAA0xAA0xAA0xAA0x050x1B0x420xAA50xAA0xAA0xAA0xAA0x060x1B0x420x5A60xAA0xAA0xAA0xAA0x070x1B0x430xCA70xAA0xAA0xAA0xAA0x080x1B0x460x3A………………N0xAA0xAA0xAA0xAA0x0N0x1B……表3假設單位刻度X為1mm，以十六進位表示，信號接收器能接收到的編碼數據如表4所示：表4光信號接收器能接收到刻度的編碼後，對每個編碼數據包進行驗證，首先，驗證前四個字節是否是頭標誌0xAA0xAA0xAA0xAA。然後，從數據包第一個字節(包含第一個字節)開始到倒數第3個字節(包含第三個字節)，做CRC16校驗，如果校驗值和數據包中的最後兩個字節相等，則說明該數據包完整無誤，如果數據包有任何錯誤，則接收器發出錯誤提示。如圖2所示，接收器接收到的數據，從0號刻度到2號刻度是連續的，中間3、4、5、6號一共4個刻度的數據包缺失,從7號開始才又恢復連續，由此，可以用下列公式，計算的到物件的尺寸：{(最小刻度×缺失段連續的光信號個數)+[最小刻度×(缺失段之後接收到的第一個刻度編號-缺失段之前接收到的最後一個刻度編號)]}÷2，帶入數值(單位刻度設為1mm)：則實際尺寸＝[1×4+1×(7-2)]/2＝4.5(mm)。本發明是對測量方式的一種補充和豐富，本發明是運用電子掃描方式測量，測量過程無需機械移動部件，測量讀數無需人工參與，系統自動顯示被測物體的尺寸讀數。測量一致性好，並且測量過程方便快捷，效率高。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp