[發明專利]非接觸式光學計米方法及裝置

有效

• 申請號: 202010568750.4
• 申請日: 2020-06-20
• 公開（公告）號: CN111649679B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 馬浩洋;許根發;范凱航
• 申請（專利權）人: 常州工圖視覺科技有限公司
• 主分類號: G01B11/04
• 分類號: G01B11/04
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 趙慧

本發明屬于電子、計算機技術領域，具體涉及一種非接觸式光學計米方法及裝置，其中非接觸式光學計米方法，包括：照射被測物體表面，通過顯微成像方式連續獲取被測物體表面的圖像細節；計算相鄰兩張圖像之間的位移；根據相鄰兩張圖像之間的位移，獲取被測物體在標準單位下的長度；以及獲取被測物體實時速度，與被測物體無接觸，不受壓力、摩擦力影響，測量精度高；無須對光滑程度不同的被測物體反復校準，使用簡單；沒有機械損耗，壽命長；可以長期保持高精度。

技術領域

本發明屬于電子、計算機技術領域，具體涉及一種非接觸式光學計米方法及裝置。

背景技術

我國是紡織品出口大國，但是紡織品長度計量卻是一個很麻煩且容易出錯的事情。這是由于紡織品種類繁多，有的表面光滑有的不光滑，有的厚有的薄，生產速度快慢不同。傳統的壓輪式計米由于打滑問題、計米輪磨損問題導致實際生產中很難得到一匹布的準確米數信息。實際生產時為了克服上述問題需要對計米器反復校準，但是仍然無法做到十分準確，該問題導致工廠每年都損失很多成本，甚至因為缺斤短兩而對出口信譽產生不良影響。

傳統計米方式通過橡膠或塑料輪壓在布匹表面，壓輪主軸通過齒輪傳動帶動內部機械齒輪推動數字表盤顯示被測物長度。先進一些的使用計米輪帶動旋轉編碼器產生脈沖信號，再通過電子電路測量脈沖個數，通過一個比例換算得到米數信息。傳統計量方法存在以下問題：

壓輪壓在布面上壓力不同的情況下，計長結果存在1-2％偏差；

壓輪表面容易沾灰塵和雜質，使計米不準確；

使用一段時間后，壓輪不斷磨損直徑變小，計量誤差增大；

計米器與布匹接觸，存在使用損耗；計米器壽命比較短；

通過圖像計算得到被測物體位移和速度已經在某些場合得到應用，例如公路上抓拍車輛速度，判斷其是否超速，鐵路上通過拍攝枕木圖像計算列車速度。但上述已知方法都是拍攝宏觀被測物體，而布面經紗緯紗有規則出現，兩幀圖像之間沒有差異，因此用已知的方法無法計算布面和紙張運行速度和位移。

通過圖像計算布面準確位移目前只有光電鼠標的算法可以實現。其采用超高速小分辨率CMOS，每秒3000-6000次掃描鼠標墊表面，將獲得的表面紋理細節送到專用DSP芯片，逐幀比較兩幀的相對移動方向和距離，然后統計得到鼠標瞬時移動距離和方向。該方法采用互相關性圖像配準原理，其特點是可以得到準確的位移信息和方向信息，但是缺陷也很明顯，主要缺點是計算量大，因為需要計算兩幅圖像的卷積，即使用快速傅里葉變換方法，如果用普通工業相機實現，結合因特爾高端酷睿i7處理器配合指令集加速和并行計算，兩幀圖像計算也要10ms左右；另外圖像配準方法要求兩幅圖像重疊范圍比較大，一般要達到50％的重疊，否則配準算法會失敗。重疊范圍大則限制了移動速度不能太快。綜合這兩個限制因素，如果使用光電鼠標算法，配合工業相機和高端CPU，只能實現最快每分鐘18米的測量速度，這個速度在實際生產環境中是無法接受的。一般生產環境要實現100-200米每分鐘。

原理上還有一種可能，就是采用跟光電鼠標同樣的小分辨率CMOS結合超高速掃描來實現，但是一般工業相機最高只能提供800幀的掃描速度，如果需要達到每分鐘100-200米測量性能，則需要10000幀以上的掃描幀率，能實現這種速度的相機只有進口超高幀率相機可以實現，但是動輒十幾萬元的售價無法在工廠批量普及。

因此，基于上述技術問題需要設計一種新的非接觸式光學計米方法及裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種非接觸式光學計米方法及裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種非接觸式光學計米方法，包括：

照射被測物體表面，并通過顯微成像方法連續獲取被測物體表面的圖像；

計算相鄰兩張圖像之間的位移；