CN109141278A - 一种输送带的三维感应装置及其检测方法 - Google Patents

一种输送带的三维感应装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输送带的三维感应装置，包括传感器面板及传感器，包括九个传感器，传感器设置于传感器面板上，传感器设置为三组，每组包括三个传感器，同一组的三个传感器在同一直线上；第N组的第M个传感器的左边缘与第N‑1组的第M个传感器的中心对称轴线相对齐。本发明还公开了包括输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，该检测装置包括皮带，两个微控制器、电脑及开关电路，传感器面板与皮带平面平行设置。本发明中的传感器装置简单，可用于描述物体的几何形状及位置信息，误差低，准确率较高。

Description

一种输送带的三维感应装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种智能物体检测领域，具体涉及一种输送带的三维感应装置及其检测方法。
背景技术
在许多工厂自动化系统中，需要对零件及物体进行位置及形状的检测和识别。现有技术中的自动移动的机器人，用于识别并操纵零件。而识别工作通常需借助于视觉传感系统，常用的视觉传感系统例如立体相机或激光扫描仪。然而，立体相机要良好的控制系统对图像数据进组即时处理，对于立体数据信息的匹配提出了较高的要求，而这种视觉系统所需的成本是非常高的。激光扫描仪在长距离范围内提供准确且密集的范围数据。但激光扫描仪昂贵且笨重。超声波测距仪用于检测物体的二维数据，其检测范围有限，由于宽的光束角，大约30度或甚至更宽，使用声波不能提供高角分辨率。现有技术中也有使用红外传感器用于检测物体的技术，而这些装置检测范围短，检测精度有限，对于复杂物体的几何表面无法进行有效的复原，红外传感器在机器人及工业技术中的应用受到限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种输送带的三维感应装置及其检测方法；本发明中的传感器装置简单，可用于描述物体的几何形状及位置信息，误差低，准确率较高。
本发明中的输送带的三维感应装置，具体方案包括传感器面板及传感器，九个传感器设置于传感器面板上，传感器设置为三组，每组包括三个传感器，同一组的三个传感器在同一直线上；第N组的第M个传感器的左边缘与第N-1组的第M个传感器的中心对称轴线相对齐。
进一步地，该传感器包含红外发光二极管、位置敏感探测器及距离测量电路。
进一步地，距离测量电路包括信号处理电路，LED驱动电路，电压校准器、振荡电路及输出电路。
一种包含上述的输送带的三维感应装置的检测装置，该检测装置包括皮带，两个微控制器、电脑及开关电路，传感器面板与皮带平面平行设置，传感器正对于被检测物体上方，检测装置通过开关电路与两个微控制器连接，两个微控制器与电脑连接。
进一步地，设置于传感器面板最左侧及最右侧的传感器，所述两个传感器限定的宽度与皮带的宽度相对应。
进一步地，对于传感器未检测到的数据，采用左右传感器读数的平均值为未检测数据值。
进一步地，对于传感器未检测到的数据，采用图像二值化方法中的阈值法预估未检测数据值。
进一步地，所述皮带与传感器的具有相对速度，所述相对速度使得相邻两组传感器组依次间隔被触发。
根据权利要求8所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，所述间隔触发时间为300至400毫秒。
进一步地，传感器面板与皮带平面呈一定角度设置，传感器呈一定角度检测被测物体。
本发明与现有技术相比可实现以下有益效果：
本申请中的检测装置除了可应用于检测传送带上物体的三维数据信息，例如形状和位置，还可用于移动机器人前面的障碍物信息，辅助配置移动机器的导航路线设定。传感器设置在工业机器人上，可防止机械人避免碰撞，合理避开障碍物，增强机器人操作灵敏度。
本发明中的红外传感器提供了一种简单获取物体三维信息的方法，可用于描述物体的几何形状及位置信息，误差低，准确率较高。与超声波传感器相比，红外传感器成本低，体积小，控制电路简单，可广泛应用于工业。
本发明采用阵列式的多组传感器，可增加传感器的感应范围及精度，获得分辨率较高的深度图像，降低检测的误差。
附图说明
图1为输送带的三维感应装置的结构示意图；
图2为包含有输送带的三维感应装置的检测装置图；
图3(a)-(d)输送带的三维感应装置对物体的数据处理过程示意图；
图4(a)-(c)输送带的三维感应装置对物体的两种数据处理方法示意图；
图5输送带的三维感应装置的电路结构图；
图6输送带的三维感应装置的控制结构图；
图7输送带的三维感应装置的对物体表面几何形状的检测示意图。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明中采用传感器重建运动物体的三维形状，本发明的检测步骤包括以下三个阶段：(1)安装传感器，(2)调节皮带与传感器的相对传输速度，使传感器进行数据采集；(3)根据采集数据重建目标对象的三维形状。
第一阶段：传感器面板1上设置有9个传感器2，如图1、2所示，用于对皮带上的物体测量。9个传感器设置为三组，每组包括三个传感器，同一组的三个传感器在同一直线上。第N组的第M个传感器的左边缘与第N-1组的第M个传感器的中心对称轴线相对齐。设置于最左侧及最右侧的传感器，即设置于第1组的第1个传感器及第3组的第3个传感器，这两个传感器限定的宽度与皮带的宽度相对应。
具体地，第2组的第1个传感器的左边缘与第1组的第1个传感器的中心对称轴线相对齐，第3组的第1个传感器的左边缘与第2组的第1个传感器的中心对称轴线相对齐。第2组的第2个传感器的左边缘与第1组的第2个传感器的中心对称轴线相对齐，第3组的第2个传感器的左边缘与第2组的第2个传感器的中心对称轴线相对齐。第2组的第3个传感器的左边缘与第1组的第3个传感器的中心对称轴线相对齐，第3组的第3个传感器的左边缘与第3组的第2个传感器的中心对称轴线相对齐。
第二阶段：调整及控制皮带4速度。调整皮带和传感器之间的相对速度操作，使多组传感器检测物体3。首先，第一组的三个传感器组首先触发测量。调节调整皮带和传感器之间的相对速度，经过N毫秒的延时，第二组传感器才被触发。再次经过N毫秒的延时，第三组传感器再被触发。本实施例中N可以为300～400。
第三附段：传感器数据处理。由于传感器是分组设置的，所以传感器所感应到的数据是不密集的。如图2所示，图3(a)为输送物体，图3(b)为传感器采集到的信息，由于矩形物体在三组传感器下移动，因此，传感器采集的信息为三条稀疏的测量线。信息处理方包括两种，第一种方法使用左右传感器读数的平均值；第二种方法为根据相邻的传感器读数，假设间隙内的子像素分辨率。如图3(c) 所示为采用第一种方法计算模拟得出的物体图像；如图3(d)所示为采用第二种方法计算模拟得出的物体图像。图3(d)的计算方法为图像二值化方法中的阈值法，对输送物体进行未检测参数进行预估。图4为对于检测参数的数据值的具体处理方法。如图4(b)所示为采用第一种方法进行数据处理，如图4(c)所示为采用第二种方法进行数据处理。
如图5所示，传感器包含一个红外发光二极管(LED)和一个位置敏感探测器(PSD)。红外传感器基于三角测量过程进行操作。传感器被激发后，红外发光二极管发射红外光脉冲，然后被物体反射回来，反射光以一定的角度回到探测器上。
如图5所示，为本发明中的传感器的功能电路图。传感器元件的校准可对距离和传感器输出电压之间的关系进行利用分数函数建模，具体公式如下所示：
L＝k/(V+m)+n，
其中L(20≤L≤150)是以cm为单位的距离，V是输出电压，k，m和n是要确定的系数。在此，设定h＝nm+k，使用最小二乘法确定三个未知系数，公式为：
传感器的控制系统结构如图2、6所示，传感器与微控制器6、7连接，微控制器通过串口RS232与电脑8连接。本实施例中的微传感器具有八通道模数转换器(ADC)，而该系统设计采用了九个传感器，因此，设置有两个微传感器。此外，对于传感器需要33到50mA的电流才能工作，而微控制器仅提供20mA的电流，用于因此设置有开/关控制电路5，用于控制脉冲电流及传感器的电压输出。
正常测量时，传感器面板与输送带的放置平面平行设置。本发明的检测装置可用于检测物体的表面几何形状，其中传感器面板倾斜角度θ，如图7所示。然后，第n行和第n-1行中传感器的距离测量值之间的差值ΔL，可以如下计算：
ΔL≡Ln-Ln-1＝wtan-1θ，n＝3or2，
其中,w是传感器行之间的宽度。
当检测到ΔL超过预设值时，则ΔL将比正常值大得多，说明检测物体表面的高度差超过预设值，采用下式进行计算：
ΔL≡Ln-Ln-1＝wtan-1θ，n＝3or2，
其中，h是传感器行的已知高度。
通过测量距离测量值之间的差值，来表征被测物体表面的凹凸度及几何轮廓形状。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输送带的三维感应装置，包括传感器面板及传感器，其特征在于：包括九个传感器，传感器设置于传感器面板上，传感器设置为三组，每组包括三个传感器，同一组的三个传感器在同一直线上；第N组的第M个传感器的左边缘与第N-1组的第M个传感器的中心对称轴线相对齐。
2.根据权利要求1所述的输送带的三维感应装置，其特征在于：该传感器包含红外发光二极管、位置敏感探测器及距离测量电路。
3.根据权利要求2所述的输送带的三维感应装置，其特征在于：距离测量电路包括信号处理电路，LED驱动电路，电压校准器、振荡电路及输出电路。
4.一种包含有权利要求3中所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，该检测装置包括皮带，两个微控制器、电脑及开关电路，传感器面板与皮带平面平行设置，传感器正对于被检测物体上方，检测装置通过开关电路与两个微控制器连接，两个微控制器与电脑连接。
5.根据权利要求4所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，设置于传感器面板最左侧及最右侧的传感器，所述两个传感器限定的宽度与皮带的宽度相对应。
6.根据权利要求5所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，对于传感器未检测到的数据，采用左右传感器读数的平均值为未检测数据值。
7.根据权利要求5所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，对于传感器未检测到的数据，采用图像二值化方法中的阈值法预估未检测数据值。
8.根据权利要求6或7所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，所述皮带与传感器的具有相对速度，所述相对速度使得相邻两组传感器组依次间隔被触发。
9.根据权利要求8所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，所述间隔触发时间为300至400毫秒。
10.根据权利要求9所述的输送带的三维感应装置的检测装置，其特征在于，传感器面板与皮带平面呈一定角度设置，传感器呈一定角度检测被测物体。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11351818A (ja) * 1998-06-12 1999-12-24 Hitachi Ltd 光位置検出器
CN1474160A (zh) * 2003-07-02 2004-02-11 西安邮电学院 一种多截面合成三维形面测量方法
CN1604335A (zh) * 2004-11-15 2005-04-06 西华大学 Ccd图像传感器和高精度线性尺寸测量装置及其测量方法
US7812596B2 (en) * 2007-08-16 2010-10-12 Honeywell International Inc. Two-dimensional position sensing system
US20140197855A1 (en) * 2006-08-01 2014-07-17 Washington University Multifunctional Nanoscopy for Imaging Cells
CN204115659U (zh) * 2014-06-26 2015-01-21 广州市易轩生物科技有限公司 一种三维空间测量装置
CN104913714A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 三峡大学 一种矢量磁传感器阵列及其制作方法
CN206683583U (zh) * 2017-03-14 2017-11-28 广东工业大学 一种阶梯形光电传感器阵列高灵敏度的光栅尺
CN108020150A (zh) * 2016-11-04 2018-05-11 亚德诺半导体集团 使用磁传感器的多维测量以及相关系统、方法和集成电路

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11351818A (ja) * 1998-06-12 1999-12-24 Hitachi Ltd 光位置検出器
CN1474160A (zh) * 2003-07-02 2004-02-11 西安邮电学院 一种多截面合成三维形面测量方法
CN1604335A (zh) * 2004-11-15 2005-04-06 西华大学 Ccd图像传感器和高精度线性尺寸测量装置及其测量方法
US20140197855A1 (en) * 2006-08-01 2014-07-17 Washington University Multifunctional Nanoscopy for Imaging Cells
US7812596B2 (en) * 2007-08-16 2010-10-12 Honeywell International Inc. Two-dimensional position sensing system
CN204115659U (zh) * 2014-06-26 2015-01-21 广州市易轩生物科技有限公司 一种三维空间测量装置
CN104913714A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 三峡大学 一种矢量磁传感器阵列及其制作方法
CN108020150A (zh) * 2016-11-04 2018-05-11 亚德诺半导体集团 使用磁传感器的多维测量以及相关系统、方法和集成电路
CN206683583U (zh) * 2017-03-14 2017-11-28 广东工业大学 一种阶梯形光电传感器阵列高灵敏度的光栅尺

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