[發明專利]一種凸型不規則物體非接觸式體積測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110152968.6
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112945097B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 江興方;江鴻
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/28
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

1.一種凸型不規則物體非接觸式體積測量裝置，其特征在于：包括透明板、均勻分布光纖終端的光纖圓環及其光闌準直系統、滑塊、電源、電纜、光纖激光器、控制器、驅動器、步進電機、絲桿、軸承、攝像頭和計算機，透明板上放置待測凸型不規則物體，光纖圓環與光纖激光器相連，且光纖圓環的兩端連接滑塊，能夠隨著滑塊向上移動，滑塊穿過絲桿，絲桿與步進電機、軸承共軸，控制器發送脈沖信息給驅動器，驅動器驅動步進電機逆時針旋轉，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環上移，根據待測凸型不規則物體高度確定脈沖個數，從而確定光纖圓環上移步長，由攝像頭拍攝激光照射在物體表面的激光光斑，并采集參考標準物，通過計算機計算各層表面激光光斑所圍的面積，確定物體體積；

所述的透明板是玻璃板；所述的電源給光纖激光器供電，光纖激光器分出若干激光光束均勻地、水平地分布在一個圓形的光纖終端環上，激光光束出射方向指向環心，光闌準直系統包括迎光孔和出射孔，與光纖終端一一對應，具體地：有一個光纖終端發出的激光束，在激光束的光路上就有一組迎光孔和出射孔，確保激光光束射向凸型不規則物體表面時又亮又細。

2.根據權利要求1所述的一種凸型不規則物體非接觸式體積測量裝置，其特征在于：所述的電源通過電纜給控制器供電，通過控制器發送脈沖個數信息給驅動器，驅動器驅動步進電機旋轉，絲桿的下端與步進電機共軸，絲桿的上端與軸承共軸，步進電機固定在與地固定的支架底座上，軸承外殼固定在與地固定的支架上端，絲桿穿過滑塊，由絲桿表面螺旋凹槽與滑塊咬合，步進電機逆時針旋轉，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環向上移動；所述的光纖圓環向上移動的高度根據待測物體高度的五十分之一來測定控制器發送脈沖個數信息，具體地，控制器發送一個脈沖，步進電機旋轉7度30分；控制器反向發送脈沖個數信息給驅動器，驅動器驅動步進電機旋轉，步進電機順時針旋轉，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環向下移動，直到接觸到透明板為止。

3.根據權利要求1所述的一種凸型不規則物體非接觸式體積測量裝置，其特征在于：所述的光纖圓環包括光纖終端環、光纖終端環與光闌之間的連接桿、以及光闌，其中光纖終端環中的光纖終端均勻地固定在光纖終端環上，所有光纖終端激光出射方向水平地指向環心；光闌與光纖終端環位于同一平面上，且垂直對稱軸共軸，光闌中有迎光孔和出射孔，迎光孔的個數與出射孔的個數相等，都等于光纖終端的個數，所有的光纖終端分別與迎光孔和出射孔一一對應，且位于同一直線，確保激光束準直，且又亮又細。

4.采用權利要求1-3任一所述的一種凸型不規則物體非接觸式體積測量裝置的測量方法，其特征在于：兩個攝像頭分別采集激光照射在待測凸型不規則物體表面的上部分激光光斑的位置和下部分激光光斑的位置，同時也采集了參考標準物，采集所述的激光光斑的位置連接起來形成閉合曲線，由于等測物體表面不規則，步進電機接受控制器發給驅動器旋轉某一個角度時，所述的某一個角度，是控制器發出若干個脈沖指令，所以發送確定的脈沖個數，步進電機旋轉的角度是確定的，使兩個滑塊同時上升高度是確定的，所述的上升高度是光纖圓環移動的步長h，所述的步長h，取決于待測凸型不規則物體的高度H，取h為H的五十分之一，攝像頭再次采集激光光斑的位置；當光纖圓環沒有越過凸型不規則物體表面激光光斑所圍面積最大的時候，由位于透明板下方的照攝像頭采集激光光斑的位置的圖像，同時采集參考標準物，當光纖圓環越過凸型不規則物體表面激光光斑所圍面積最大的時候，由支架上方的攝像頭采集激光光斑的位置的圖像，通過信號線傳輸給計算機，利用計算機程序計算出激光光斑的位置連接起來形成閉合曲線所圍的面積，各層面積分別為S₁、S₂、…、S_n，步長高度為h，則待測凸型不規則物體的體積為