[發(fā)明專利]一種凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110152968.6
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112945097B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江興方;江鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/28
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

本發(fā)明公開了一種凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量裝置及方法，包括透明板、均勻分布光纖終端的光纖圓環(huán)及其光闌準(zhǔn)直系統(tǒng)、滑塊、電源、電纜、光纖激光器；控制器、驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)、絲桿、軸承、攝像頭、計算機(jī)等，光纖圓環(huán)可以隨著滑塊向上移動，滑塊穿過絲桿，絲桿與步進(jìn)電機(jī)、軸承共軸，控制器發(fā)送脈沖信息給驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)逆時針(俯視)旋轉(zhuǎn)，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環(huán)上移，根據(jù)待測凸型不規(guī)則物體高度確定脈沖個數(shù)，從而確定光纖圓環(huán)上移步長，由攝像頭采集激光照射在物體表面的光斑，并記錄參考標(biāo)準(zhǔn)物，通過信號線傳送至計算機(jī)，根據(jù)計算機(jī)程序計算各層表面激光光斑所圍的面積，確定物體體積，裝置制作成本低，精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于體積測量領(lǐng)域，是一種集光、機(jī)、電于一體的裝置，采用光纖激光水平照射凸型不規(guī)則物體周圍表面成像法，實(shí)施非接觸式體積測量。

背景技術(shù)

采用非接觸式測量不規(guī)則形狀的體積，分為凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量和非凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量，采用光纖激光的凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量，具有的優(yōu)點(diǎn)是，(a)光強(qiáng)高；(b)可以分束，沿不同的角度方向照射；(c)凸型物體呈兩套等高線單調(diào)所圍的面積單調(diào)變化的不相交的曲線組。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了非接觸式凸型不規(guī)則物體體積測量的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量裝置，技術(shù)構(gòu)思：(a)將待測量的凸型不規(guī)則物體置于透明板上；(b)光源采用光纖激光，光纖激光分束等角度間隔分布在一個圓環(huán)上，其方向指向水平面的環(huán)心；(c)圓環(huán)一直徑的兩端通過滑塊與絲桿連接；(d)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn)帶動圓環(huán)等間隔地上升；(e)攝像頭采集每次照射的位置。具體如下：

一種凸型不規(guī)則物體非接觸式體積測量裝置，包括透明板、均勻分布光纖終端的光纖圓環(huán)及其光闌準(zhǔn)直系統(tǒng)、滑塊、電源、電纜、光纖激光器、控制器、驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)、絲桿、軸承、攝像頭和計算機(jī)，透明板上放置待測凸型不規(guī)則物體，光纖圓環(huán)與光纖激光器相連，

且光纖圓環(huán)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(jìn)電機(jī)、軸承共軸，控制器發(fā)送脈沖信息給驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環(huán)上移，根據(jù)待測凸型不規(guī)則物體高度確定脈沖個數(shù)，從而確定光纖圓環(huán)上移步長，由攝像頭拍攝激光照射在物體表面的光斑，并采集參考標(biāo)準(zhǔn)物，通過計算機(jī)計算各層表面激光光斑所圍的面積，確定物體體積。

進(jìn)一步地，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(huán)上，激光光束出射方向指向環(huán)心，光闌準(zhǔn)直系統(tǒng)包括迎光孔和出射孔，與光纖終端一一對應(yīng)，具體地：有一個光纖終端發(fā)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(guī)則物體表面時又亮又細(xì)。

進(jìn)一步地，所述的電源通過電纜給控制器供電，通過控制器發(fā)送脈沖個數(shù)信息給驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，絲桿的下端與步進(jìn)電機(jī)共軸，絲桿的上端與軸承共軸，步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環(huán)向上移動；所述的光纖圓環(huán)向上移動的高度根據(jù)待測物體高度的五十分之一來測定控制器發(fā)送脈沖個數(shù)信息，具體地，控制器發(fā)送一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)7度30分；控制器反向發(fā)送脈沖個數(shù)信息給驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)，帶動絲桿、滑塊、光纖圓環(huán)向下移動，直到接觸到透明板為止。

進(jìn)一步地，所述的光纖圓環(huán)包括光纖終端環(huán)、光纖終端環(huán)與光闌之間的連接桿、以及光闌，其中光纖終端環(huán)中的光纖終端均勻地固定在光纖終端環(huán)上，所有光纖終端激光出射方向水平地指向環(huán)心；光闌與光纖終端環(huán)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(shù)與出射孔的個數(shù)相等，都等于光纖終端的個數(shù)，所有的光纖終端分別與迎光孔和出射孔一一對應(yīng)，且位于同一直線，確保激光束準(zhǔn)直，且又亮又細(xì)。