[發(fā)明專利]用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)及其物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310160172.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN103217127A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋奎運(yùn);孟現(xiàn)海;湯濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州恒科實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 白毅明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于物體輪廓識(shí)別的傳感器裝置和物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)，特別是涉及一種用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)及其物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

物體的三維形態(tài)特征是用以描述物體的最重要的特征之一。物體輪廓識(shí)別的目的是檢測(cè)出物體的三維尺寸，并應(yīng)用相應(yīng)的算法通過計(jì)算機(jī)軟件畫出物體的三維輪廓圖。

人們一直在研究應(yīng)用各種光學(xué)方法來測(cè)量物體的三維表面形狀。對(duì)于獲取物體三維輪廓尺寸的基本方法可以分為兩大類：被動(dòng)輪廓測(cè)量法和主動(dòng)三維輪廓測(cè)量法。被動(dòng)三維輪廓識(shí)別測(cè)量法采用非結(jié)構(gòu)光照明方式，從一個(gè)或者多個(gè)攝像系統(tǒng)獲取不同視覺方向的二維圖像，然后通過某種相關(guān)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(cè)物體的三維輪廓，其缺點(diǎn)是當(dāng)被測(cè)物體表面反射率沒有明顯差異時(shí)，如何把這些二維圖像高精度的匹配起來，因?yàn)檫M(jìn)行局部和全場(chǎng)的坐標(biāo)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(cè)量出物體的實(shí)際具體尺寸大小。另外一種更為適合計(jì)量目的的測(cè)量方法是采用主動(dòng)三維輪廓測(cè)量技術(shù)，采用照明光的結(jié)構(gòu)光，主動(dòng)三維輪廓測(cè)量是根據(jù)三維物體對(duì)結(jié)構(gòu)照明光場(chǎng)空間和時(shí)間的遮擋與調(diào)制，從攜帶有三維物體信息的變化廣場(chǎng)中解調(diào)出三維輪廓數(shù)據(jù)的一種方法。

目前，國(guó)際上對(duì)于物體三維尺寸的測(cè)量，廣泛采用的仍然是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量原理是將被測(cè)物體放入其容許的測(cè)量空間以獲得被測(cè)物體幾何型面上測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)尺寸。然后根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值計(jì)算出被測(cè)件的幾何形狀位置尺寸。不能克服其固有的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)及其物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)和方法，能識(shí)別出運(yùn)動(dòng)物體的三維輪廓，并能準(zhǔn)確的測(cè)量出物體的具體尺寸。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)，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(fā)射機(jī)和接收機(jī)，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(cè)安裝透射光幕發(fā)射機(jī)，另一側(cè)安裝透射光幕接收機(jī)，所述反射光幕、透射光幕發(fā)射機(jī)和透射光幕接收機(jī)輸出信號(hào)接入解碼器。

一種物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)，包括所述的用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)，工控機(jī)，所述紅外光幕機(jī)的反射光幕、透射光幕發(fā)射機(jī)和透射光幕接收機(jī)輸出信號(hào)接入解碼器，解碼器把處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過串口傳遞給工控機(jī)，工控機(jī)通過軟件處理系統(tǒng)建立三維坐標(biāo)，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(yùn)動(dòng)方向看成是X軸來實(shí)現(xiàn)對(duì)勻速通過光幕機(jī)門架的物體進(jìn)行三維輪廓識(shí)別及其尺寸的智能化測(cè)量。

一種利用紅外光幕機(jī)進(jìn)行物體輪廓識(shí)別的方法，采用所述的用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)和工控機(jī)構(gòu)成的物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)，所述紅外光幕機(jī)安裝在物體運(yùn)行軌道上，采用主動(dòng)三維輪廓測(cè)量法和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的原理，把物體運(yùn)行的軌道看作是一個(gè)立體空間，

1）對(duì)于進(jìn)入門架之內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)的物體，橫向的光幕機(jī)利用時(shí)間放大器的原理來判斷物體是否被遮擋，把物體遮擋的點(diǎn)坐標(biāo)記錄下來，解碼器接收實(shí)時(shí)的遮擋物體的具體數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過串口傳給工控機(jī)；

2）工控機(jī)接收解碼器傳來的物體被遮擋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)這些遮擋的點(diǎn)計(jì)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(yùn)動(dòng)方向看成是X軸，建立三維坐標(biāo)，畫出物體的輪廓圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)勻速通過光幕機(jī)門架的物體進(jìn)行三維輪廓識(shí)別及其尺寸的智能化測(cè)量。

本發(fā)明的有益積極效果：

1、本發(fā)明用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單科學(xué)，電氣結(jié)構(gòu)清晰，使用方便，施工可行，用于構(gòu)成物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)，能快速準(zhǔn)確的識(shí)別出物體的三維輪廓和具體尺寸。本發(fā)明用于輪廓識(shí)別的紅外光幕機(jī)，安裝在物體運(yùn)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激光發(fā)射管，橫向的光幕機(jī)利用時(shí)間放大器的原理來判斷物體是否被遮擋。

2、本發(fā)明物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)及方法，采用主動(dòng)三維輪廓測(cè)量法和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的原理，把物體運(yùn)行的軌道看作是一個(gè)立體空間，把物體遮擋的點(diǎn)坐標(biāo)記錄下來，然后采用相應(yīng)的算法，根據(jù)這些遮擋的點(diǎn)繪制出物體的三維輪廓和計(jì)算出尺寸大小。算法合理簡(jiǎn)便。

3、本發(fā)明結(jié)合計(jì)算機(jī)平臺(tái)和相應(yīng)的測(cè)控軟件系統(tǒng)，將光幕投影原理、三維投影重建理論與實(shí)際的檢測(cè)任務(wù)聯(lián)系起來，構(gòu)成了物體輪廓識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)勻速通過光幕機(jī)門架的物體進(jìn)行三維輪廓識(shí)別及其尺寸的智能化測(cè)量。

附圖說明