CN106123788A - 一种基于非接触式激光成像技术的计米器 - Google Patents

一种基于非接触式激光成像技术的计米器 Download PDF

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乔杰
李致金
徐冬冬
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/04—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving
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Abstract

本发明公开了一种基于非接触式激光成像技术的计米器，包含激光组件、成像传感器、数字信号处理器、主控制器、显示单元和上位机；所述激光组件、成像传感器、数字信号处理器和主控制器依次连接，所述显示单元和上位机连接在主控制器上的相应端口上；所述激光组件包含依次连接的激光源、透光组件和光学引擎；由于本发明采用了非接触式激光成像技术，线缆和计米设备之间无需接触，因此可以从根本上杜绝线缆与计米设备之间打滑现象的发生。

Description

一种基于非接触式激光成像技术的计米器
技术领域
本发明涉及一种计米器，尤其涉及一种基于非接触式激光成像技术的计米器，属于计算测量领域。
背景技术
计米器作为一种基本的长度测量设备，广泛应用于电线电缆，光纤光缆，建筑型材，食品制造，管材，塑料制品，非机织物和造纸包装等各个工业领域。目前各生产企业广泛使用的计米器主要分为机械式和电子式，无论是机械式还是电子式计米器，均依靠计米轮与线缆的摩擦来获得计米数据。在计米启动、停止和暂停时，由于计米轮旋转的惯性作用，计米轮会与线缆之间产生打滑现象，从而影响计米精度。
为了减少打滑的发生，提高计米精度，人们多从计米轮与线缆的摩擦结构提出改进措施，采用双轮、三轮以及履带式结构来增加线缆与计米轮之间的摩擦力，减少打滑现象的发生。专利CN201510459454设计了一种线缆与计米轮之间的摩擦力监测装置，实时监测计米轮和线缆之间的摩擦力，从而可以实时调整线缆与计米轮之间的摩擦力，减少打滑的发生。专利CN201510177783和专利CN201510177379分别将红外线和激光技术引入计米设备中，这两个专利的核心思想是线缆带动计米履带运动，然后通过计数红外脉冲和激光脉冲来测算长度。由于采用了履带式结构，相比于轮式结构，线缆与计米设备之间的摩擦更为可靠，打滑现象得到改善，但是基本原理还是依靠线缆与设备之间的摩擦，因此无法从根本上完全杜绝打滑现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于非接触式激光成像技术的计米器。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种基于非接触式激光成像技术的计米器，包含激光组件、成像传感器、数字信号处理器、主控制器、显示单元和上位机；所述激光组件、成像传感器、数字信号处理器和主控制器依次连接，所述显示单元和上位机连接在主控制器上的相应端口上；所述激光组件包含依次连接的激光源、透光组件和光学引擎；
其中，激光组件，用于将激光源发出的激光通过透光组件折射到光学引擎上成像；
成像传感器，用于实时采集激光组件连续产生的成像图片，进而传输至数字信号处理器；
数字信号处理器，用于通过对每张图片的前后对比得出线缆移动的方向及位移，进而计算出线缆左右方向的移动数值传输至主控制器；
主控制器，用于将接收的线缆左右方向的移动数值通过显示单元实时显示，同时上传至上位机。
作为本发明一种基于非接触式激光成像技术的计米器的进一步优选方案，所述数字信号处理器采用安华科技公司的ADNS-9500芯片。
作为本发明一种基于非接触式激光成像技术的计米器的进一步优选方案，所述主控制器选用Silicon Laboratories的C8051F347控制芯片。
作为本发明一种基于非接触式激光成像技术的计米器的进一步优选方案，所述成像传感器采用CMOS图像传感器。
作为本发明一种基于非接触式激光成像技术的计米器的进一步优选方案，所述数字信号处理器通过SPI串行外设借口连接主控制器。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明采用非接触式激光成像技术对运动电缆实现激光成像，然后通过高速数字信号处理器对每张图片的前后对比分析处理，以判断线缆移动的方向以及位移，从而得出左右方向的移动数值，将所有的移动数值进行累积积分处理，得到最终的线缆长度，由于采用了非接触式激光成像技术，线缆和计米设备之间无需接触，因此可以从根本上杜绝线缆与计米设备之间打滑现象的发生；
2、在日益激烈的市场竞争中，金属价格的不稳定，使电缆的成本控制显得尤为重要，采用高精度的计米器就可以获得较大的经济效益，有效的避免了企业不必要的经济损失。
附图说明
图1是本发明的机构原理图；
图2是本发明ADNS-9500与C8051F347的电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于非接触式激光成像技术的计米器，包含激光组件、成像传感器、数字信号处理器、主控制器、显示单元和上位机；所述激光组件、成像传感器、数字信号处理器和主控制器依次连接，所述显示单元和上位机连接在主控制器上的相应端口上；所述激光组件包含依次连接的激光源、透光组件和光学引擎；
其中，激光组件，用于将激光源发出的激光通过透光组件折射到光学引擎上成像；
成像传感器，用于实时采集激光组件连续产生的成像图片，进而传输至数字信号处理器；
数字信号处理器，用于通过对每张图片的前后对比得出线缆移动的方向及位移，进而计算出线缆左右方向的移动数值传输至主控制器；
主控制器，用于将接收的线缆左右方向的移动数值通过显示单元实时显示，同时上传至上位机。
其中，所述数字信号处理器采用安华科技公司的ADNS-9500芯片，所述主控制器选用Silicon Laboratories的C8051F347控制芯片，如图2所示，本发明ADNS-9500与C8051F347的电路连接图。
所述成像传感器采用CMOS图像传感器，所述数字信号处理器通过SPI串行外设借口连接主控制器。
激光组件主要由三部分的核心器件构成，分别是激光源、透镜组件、光学引擎组成。非接触式激光计米器通过底部的激光源产生相干光，激光以30度角射向线缆，照射出粗糙的表面所产生的阴影，然后再通过平面的折射透过另外一块透镜反馈到光学引擎上，当线缆移动的时候，成像传感器录得连续的图案，然后通过“数字信号处理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理，以判断线缆移动的方向以及位移，从而得出左右方向的移动数值。再通过SPI传给激光计米器的微型控制单元。激光计米器的处理器对这些数值处理之后，传给主控制器，主控制器负责显示实时长度及与相关设备远程通信。
在日益激烈的市场竞争中，金属价格的不稳定，使电缆的成本控制显得尤为重要。电缆是按长度来交货的，不精确的电缆计米器带来长度计量误差，直接导致生产企业制造成本的增加。日积月累中，造成的浪费是惊人的，按一个一亿人民币产值的电缆企业来说，如果在长度上能节约0.5%，即每年能节约50万元，或者说增加利润50万元。采用高精度的计米器就可以获得以上的经济效益。
本发明采用非接触式激光成像技术对运动电缆实现激光成像，然后通过高速数字信号处理器对每张图片的前后对比分析处理，以判断线缆移动的方向以及位移，从而得出左右方向的移动数值，将所有的移动数值进行累积积分处理，得到最终的线缆长度，由于采用了非接触式激光成像技术，线缆和计米设备之间无需接触，因此可以从根本上杜绝线缆与计米设备之间打滑现象的发生。

Claims (5)

1.一种基于非接触式激光成像技术的计米器，其特征在于：包含激光组件、成像传感器、数字信号处理器、主控制器、显示单元和上位机；所述激光组件、成像传感器、数字信号处理器和主控制器依次连接，所述显示单元和上位机连接在主控制器上的相应端口上；所述激光组件包含依次连接的激光源、透光组件和光学引擎；
其中，激光组件，用于将激光源发出的激光通过透光组件折射到光学引擎上成像；
成像传感器，用于实时采集激光组件连续产生的成像图片，进而传输至数字信号处理器；
数字信号处理器，用于通过对每张图片的前后对比得出线缆移动的方向及位移，进而计算出线缆左右方向的移动数值传输至主控制器；
主控制器，用于将接收的线缆左右方向的移动数值通过显示单元实时显示，同时上传至上位机。
2.根据权利要求1所述一种基于非接触式激光成像技术的计米器，其特征在于：所述数字信号处理器采用安华科技公司的ADNS-9500芯片。
3.根据权利要求1所述一种基于非接触式激光成像技术的计米器，其特征在于：所述主控制器选用Silicon Laboratories的C8051F347控制芯片。
4.根据权利要求1所述一种基于非接触式激光成像技术的计米器，其特征在于：所述成像传感器采用CMOS图像传感器。
5.根据权利要求1所述一种基于非接触式激光成像技术的计米器，其特征在于：所述数字信号处理器通过SPI串行外设借口连接主控制器。
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