CN110132144B - 一种物体尺寸测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量领域，本发明公开了一种物体尺寸测量方法及系统，包括扫描系统、冷却模块和处理器，所述扫描系统包括光反射镜、光学镜头和光电探测器，所述光反射镜将接收的红外辐射能量反射给所述光学镜头，所述光学镜头连接所述光电探测器，所述光学镜头及光电探测器安装于所述冷却模块内，所述处理器连接所述光电探测器，用于根据接收的红外辐射能量计算待测量物体的长度及宽度尺寸。本发明不仅能测量待测量物体的温度，而且还能测量待测量物体的长度和宽度，适用范围更加广泛，同时本发明测量待测量物体的尺寸时，无需冷却，节省了能源的损耗。

Description

一种物体尺寸测量方法及系统
技术领域
本发明涉及尺寸测量领域，具体涉及一种物体尺寸测量方法及系统。
技术背景
目前钢铁厂的钢胚从铸钢炉中出来后，因为温度较高无法直接进行测量，需对钢胚进行冷却，然后才能进行测量，之后再进入下一步工序，很多时候下一步工序需要钢胚再次进行加热，这样就比较浪费能源以及生产企业的产能。
发明内容
本发明为解决钢胚在高温情况下无法直接测量尺寸的问题，本发明提供了一种物体尺寸测量方法，解决现有技术中需要将钢胚冷却后再进行测量的问题，能够节省能源并且提供生产企业的产能。
一种物体尺寸测量方法，包括：
获取光斑信息，所述光斑信息包括扫描系统扫描范围内的每个光斑的长轴尺寸D；
获取待测量物体的轮廓信息，所述轮廓信息通过扫描系统扫描静态的待测量物体获得；
根据所述待测量物体的轮廓信息对应的光斑信息确定所述待测量物体的尺寸；
其中，所述扫描系统为红外扫描测温系统，所述光斑的长轴尺寸D的测量方法为：
获取扫描系统至待测量物体垂直距离Y和扫描系统视角范围内的光斑数量N；
获取扫描系统的物距比，所述物距比配置为R：1；
获取扫描系统的扫描视角范围内的角度；
计算所述光斑的长轴尺寸D，当所述光斑为正向光斑时，所述正向光斑的长轴尺寸 D1计算方式为：；
当所述光斑为斜向光斑时，计算所述斜向光斑至所述扫描系统的最长距离，n为正向光斑一侧的第n个斜向光斑，然后计算所述斜向光斑的长轴 尺寸。
进一步地，所述待测量物体的尺寸包括长度尺寸L，测量长度尺寸L时选择轴向扫描，长度尺寸L的计算方法为先获取所述待测量物体的轮廓长度方向上占据的光斑对应的光斑信息，然后计算所述待测量物体的长度方向上对应的所有的光斑的长轴尺寸D之和，即得到长度尺寸L。
进一步地，所述待测量物体的尺寸包括宽度尺寸W，测量宽度尺寸W时选择径向扫描，宽度尺寸W的计算方法为先获取所述待测量物体的轮廓宽度方向上占据的光斑对应的光斑信息，然后计算所述待测量物体的宽度方向上对应的所有的光斑的长轴尺寸D之和，即得到宽度尺寸W。
进一步地，如果所述待测量物体占据所述光斑的部分时，将所述光斑按所述光斑的长轴尺寸Dn等比例划分为P个小光斑，然后根据所述待测量物体占据的所述小光斑的个数计算出所述待测量物体占据部分的光斑长轴尺寸Dx。
一种物体尺寸测量方法，包括：
获取光斑信息，所述光斑信息包括扫描系统扫描范围内的每个光斑的长轴尺寸D；
获取待测量物体的轮廓信息，所述轮廓信息通过扫描系统扫描动态的待测量物体获得；
根据所述待测量物体的轮廓信息对应的光斑信息确定所述待测量物体的尺寸；
其中，动态的待测量物体的长度尺寸L测量方法如下：
所述待测量物体长度方向的一端设置为参考位置；
所述扫描系统对所述待测量物体至少进行两次扫描，第一次扫描时，记录所述参考位置占据的所述光斑为A，第二次扫描时，记录所述参考位置占据的所述光斑为B，然后计算B到A之间的距离；
计算待测量物体运动速度V，所述运动速度V计算方式为：
V=B到A之间的距离/一次扫描所用的时间t；
如果所述待测量物体运动方向与所述扫描系统扫描方向一致时，所述待测量物体的长度L计算方式为：L=M-Vt，其中t为一次扫描所用的时间，M为一次扫描所述待测量物体占据所述光斑的长轴尺寸D之和；如果所述待测量物体运动方向与所述扫描系统扫描方向相反时，所述待测量物体的长度L计算方式为：L=M+Vt，其中t为一次扫描所用的时间，M为一次扫描所述待测量物体占据所述光斑的长轴尺寸D之和。
本发明为解决钢胚在高温情况下无法直接测量尺寸的问题，本发明提供了一种物体尺寸测量系统，解决现有技术中需要将钢胚冷却后再进行测量的问题，能够节省能源并且提供生产企业的产能。
一种物体尺寸测量系统，用于上述的物体尺寸测量方法，包括：
红外测温扫描仪，所述红外测温扫描仪包括光反射镜、光学镜头和光电探测器，所述光反射镜将接收所述待测量物体的红外辐射能量并反射给所述光学镜头，所述光学镜头连接所述光电探测器；
处理器，所述处理器连接所述光电探测器，用于接收所述光电探测器的光电信号并转换为光斑信息和待测量物体的轮廓信息，然后计算待测量物体的尺寸。
进一步地，所述光学镜头垂直安装于所述光反射镜，扫描时所述光反射镜进行扫描动作并将待测量物体的红外辐射能量发射给所述光学镜头。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明通过扫描系统接收待测量物体发出的红外辐射能量，根据设置在处理器内的软件程序计算待测量物体的长度及宽度，解决了现有技术中采用人工测量的问题，能够提高测量的效率并且能够节省人力成本；
2.本发明通过将光学镜头和光电探测器安装于冷却模块中，冷却模块使光学镜头及光电探测器能够正常工作，不受外界温度影响，从而能够对中高温待测量物体进行测量，解决了现有技术中高温环境无法正常工作的问题，使本发明适用的范围更广泛。
3.本发明通过计算待测量物体的运动速度，从而运动的待测量物体长度进行补偿，使测量结果更加准确。
4.本发明在计算待测量物体占据光斑的部分时，通过将光斑的长轴尺寸Dn等比例进行划分为P个小光斑，然后根据所述待测量物体占据的所述小光斑的个数计算出所述待测量物体占据部分的光斑长轴尺寸Dx，从而使从来结果的精确度更高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的静态物体尺寸测量方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的光斑的长轴尺寸测量方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的动态物体尺寸测量方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的动态物体长度尺寸测量方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的物体尺寸测量方法的示意图；
图6为本发明实施例提供的物体尺寸测量系统的剖视图。
图中，J为光学镜头，H为光电探测器，K为光反射镜，P为伺服电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的静态物体尺寸测量方法的流程图，本发明提供的物体尺寸测量方法，应用于物体尺寸测量系统，本发明提供的物体尺寸测量系统包括扫描系统，该扫描系统用来接收待测量物体发出的红外辐射能量，在对待测量物体进行测量前，预先设定待测量物体到扫描系统的垂直距离Y，本发明提供的扫描系统包括光学镜头J，具体地，本发明提供的物体尺寸测量方法包括：
获取光斑信息，光斑信息包括扫描系统扫描范围内的每个光斑的长轴尺寸D；
获取待测量物体的轮廓信息，轮廓信息通过扫描系统扫描静态的待测量物体获得；
根据待测量物体的轮廓信息对应的光斑信息确定待测量物体的尺寸。
进一步地，扫描系统为红外扫描测温系统，红外扫描测温系统能够远程测量被测温物体的表面温度，测温原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度，因此通过扫描可以得到热区以及热区的温度，当然整个热区并不全是钢坯产生的，其周围的热空气也会形成热区，为了锁定钢坯对应的热区，可以根据钢坯的出炉温度来锁定钢坯的热区，从而保证测量的精准性。
进一步地，如图2所示，光斑的长轴尺寸D的测量方法为：
获取扫描系统至待测量物体垂直距离Y和扫描系统视角范围内的光斑数量N；
获取扫描系统的物距比，物距比配置为R：1；
获取扫描系统的扫描视角范围内的角度；
计算所述光斑的长轴尺寸D，当所述光斑为正向光斑时，所述正向光斑的长轴尺寸 D1计算方式为：；
当所述光斑为斜向光斑时，计算所述斜向光斑至所述扫描系统的最长距离，n为正向光斑一侧的第n个斜向光斑，然后计算所述斜向光斑的长轴 尺寸。
具体地，本实施例中扫描系统的物距比为150:1，该物距比表示目标距离与待测量物体直径之间的比值，即当扫描系统距离待测量物体150m时，扫描系统看到的被测物体为1m，即该光斑长度为1m。
进一步地，待测量物体的尺寸包括长度尺寸L，测量长度尺寸L时选择轴向扫描，长度尺寸L的计算方法为先获取待测量物体的轮廓长度方向上占据的光斑对应的光斑信息，然后计算待测量物体的长度方向上对应的所有的光斑的长轴尺寸D之和，即得到长度尺寸L。
进一步地，待测量物体的尺寸包括宽度尺寸W，测量宽度尺寸W时选择径向扫描，宽度尺寸W的计算方法为先获取待测量物体的轮廓宽度方向上占据的光斑对应的光斑信息，然后计算待测量物体的宽度方向上对应的所有的光斑的长轴尺寸D之和，即得到宽度尺寸W。
进一步地，如果待测量物体占据光斑的部分时，按该光斑长轴尺寸Dn等比例进行划分为P个小光斑，然后根据待测量物体占据的小光斑的个数计算出待测量物体占据部分的光斑长轴尺寸Dx。具体地，本实施例可用于测量钢胚，钢胚出炉后的温度较高，与周围环境的温差较大，因此，当检测到某一光斑内的温度差异较大，则判定被待测量物体占据该光斑的部分，然后计算该光斑的长轴尺寸Dn，接着按该光斑长轴尺寸Dn等比例进行划分为P个小光斑，然后根据待测量物体占据的小光斑的个数计算出部分光斑的长轴尺寸Dx，从而使计算的待测量物体的尺寸结果更加准确。
本发明还提供了一种物体尺寸测量方法，该测量方法适用于测量运动的待测量物体，具体地，如图3所示，该方法包括：
获取光斑信息，光斑信息包括扫描系统扫描范围内的每个光斑的长轴尺寸D；
获取待测量物体的轮廓信息，轮廓信息通过扫描系统扫描动态的待测量物体获得；
根据待测量物体的轮廓信息对应的光斑信息确定待测量物体的尺寸。
进一步地，如图4所示，动态的待测量物体的长度尺寸L测量方法如下：
待测量物体长度方向的一端设置为参考位置；
扫描系统对待测量物体至少进行两次扫描，第一次扫描时，记录参考位置占据的光斑为A，第二次扫描时，记录参考位置占据的光斑为B，然后计算B到A之间的距离；
计算待测量物体运动速度V，所述运动速度V计算方式为：
V=B到A之间的距离/一次扫描所用的时间t；
如果待测量物体运动方向与扫描系统扫描方向一致时，待测量物体的长度L计算方式为：L=M-Vt，其中t为一次扫描所用的时间，M为一次扫描待测量物体占据光斑的长轴尺寸D之和；如果待测量物体运动方向与扫描系统扫描方向相反时，待测量物体的长度L计算方式为：L=M+Vt，其中t为一次扫描所用的时间，M为一次扫描待测量物体占据光斑的长轴尺寸D之和。
具体地，一次扫描所用的时间t的计算方式为：t=1s/扫描频率，该扫描频率为固定已知量，扫描频率由伺服电机P决定。
本发明还提供了一种物体尺寸测量系统，应用上述的物体尺寸测量方法，具体地，该系统包括：
红外测温扫描仪，如图6所示，红外测温扫描仪包括光反射镜K、光学镜头J和光电探测器H，光反射镜K将接收待测量物体的红外辐射能量并反射给光学镜头J，光学镜头J连接光电探测器H；
处理器，处理器连接光电探测器H，用于接收光电探测器H的光电信号并转换为光斑信息和待测量物体的轮廓信息，然后计算待测量物体的尺寸。
进一步地，如图6所示，光学镜头J垂直安装于光反射镜K，扫描时光反射镜K进行扫描动作并将待测量物体的红外辐射能量发射给光学镜头J。
具体地，本发明光学镜头J采用的型号为ALST201，该光学镜头J的视角范围为， 该光学镜头J视角范围内的光斑有1001个，则每个光斑的长度对应的角度，当然， 光学镜头J也可以选择其他型号，相应地视角范围及光斑的数量不同。
具体地，如图5所示，A为光学镜头J，，配置为左视角，配置 为右视角，为光学镜头J的视角范围，Y为待测量物体到光学镜头J的垂直距 离，本实施例设定Y=350cm，光学镜头J可测量的最长距离（等于2Y），光学镜头J的物距比为 150:1，G为光斑，待测量物体的长度L小于F，扫描系统正对的光斑配置为正向光斑，正向光 斑的长轴尺寸为；除了正向光斑外的其他光斑配置为斜向光斑，扫描系统的左视 角范围内的每个斜向光斑配置为Dn，右视角范围内的每个斜向光斑配置为Dn’，n的范围为1 至500，则斜向光斑长轴尺寸Dn的计算方式为：
先计算该光斑至扫描系统的最长距离或，然后计算光斑长轴尺寸Dn，具体地，，则。
进一步地，红外测温扫描仪还包括冷却模块，光学镜头J及光电探测器H安装于冷却模块内。
进一步地，红外测温扫描仪还包括固定模块，扫描系统安装在固定模块上。
进一步地，固定模块设置有洞口，反射镜活动安装于固定模块，光反射镜K正对着洞口，洞口用于光反射镜K接收红外辐射能量。
进一步地，光学镜头J垂直安装于光反射镜K，便于接收光反射镜K反射的红外辐射能量。
进一步地，如图6所示，物体尺寸测量系统还包括伺服电机P，伺服电机P连接光反射镜K，伺服电机P控制光反射镜K的转动方向及转动速度。
进一步地，物体尺寸测量系统还包括信号放大电路和信号处理电路，信号放大电路连接光电探测器H，将光电探测器H的电信号放大后输出给信号处理电路，信号处理电路连接处理器，将放大后的电信号变换为处理器可识别的信号。
进一步地，物体尺寸测量系统还包括工业计算机，工业计算机连接处理器，接收处理器传输的信号，并在显示屏上显示测得数据。
本发明的工作原理如下：
待测量物体发出的红外辐射能量经光反射镜K反射给光学镜头J，光反射镜K受伺服电机P控制做360°转动，光反射镜K每转动一次即对待测量物体进行一次扫描，光学镜头J连接光电探测器H，光学探测器将接收的红外辐射能量转换为电信号传输给信号放大电路，信号放大电路连接信号处理电路，信号处理电路连接处理器，处理器内置的软件程序对测得信号进行处理，因为红外线辐射能的大小与待测量物体本身的温度相对应，所以根据转变成电信号大小，可以确定待测量物体的温度，待测量物体的温度在设定温度范围内，则认为在温度范围内的区域为待测量物体，然后对此区域内的物体的尺寸进行计算，先计算待测量物体占据的每个光斑的长度，然后计算待测量物体的宽带，若被测物体为运动的物体时，再对待测量物体的长度进行补偿，从而得到准确的待测量物体长度和宽度。
综上，本发明提供的物体尺寸测量方法及物体尺寸测量系统，不仅能够测量待测量物体的温度，而且还能测量待测量物体的长度和宽度，适用范围更加广泛，同时本发明测量待测量物体的尺寸时，无需冷却，节省了能源的损耗。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种物体尺寸测量方法，其特征在于，包括：
获取光斑信息，所述光斑信息包括扫描系统扫描范围内的每个光斑的长轴尺寸D，所述光斑的长轴尺寸D的测量方法为：
获取扫描系统至待测量物体垂直距离Y和扫描系统视角范围内的光斑数量N；
获取扫描系统的物距比，所述物距比配置为R：1；
获取扫描系统的扫描视角范围内的角度；
计算所述光斑的长轴尺寸D，当所述光斑为正向光斑时，所述正向光斑的长轴尺寸D1计 算方式为：；
当所述光斑为斜向光斑时，计算所述斜向光斑至所述扫描系统的最长距离，n为正向光斑一侧的第n个斜向光斑，然后计算所述斜向光斑的长 轴尺寸；
获取待测量物体的轮廓信息，所述轮廓信息通过扫描系统扫描动态的待测量物体获得；
根据所述待测量物体的轮廓信息对应的光斑信息确定所述待测量物体的尺寸；
其中，所述扫描系统为红外扫描测温系统，动态的待测量物体的长度尺寸L测量方法如下：
所述待测量物体长度方向的一端设置为参考位置；
所述扫描系统对所述待测量物体至少进行两次扫描，第一次扫描时，记录所述参考位置占据的所述光斑为A，第二次扫描时，记录所述参考位置占据的所述光斑为B，然后计算B到A之间的距离；
计算待测量物体运动速度V，所述运动速度V计算方式为：
V=B到A之间的距离/一次扫描所用的时间t；
如果所述待测量物体运动方向与所述扫描系统扫描方向一致时，所述待测量物体的长度L计算方式为：L=M-Vt，其中t为一次扫描所用的时间，M为一次扫描所述待测量物体占据所述光斑的长轴尺寸D之和；如果所述待测量物体运动方向与所述扫描系统扫描方向相反时，所述待测量物体的长度L计算方式为：L=M+Vt，其中t为一次扫描所用的时间，M为一次扫描所述待测量物体占据所述光斑的长轴尺寸D之和。
2.一种物体尺寸测量系统，用于如权利要求1所述的物体尺寸测量方法，其特征在于，包括：
红外测温扫描仪，所述红外测温扫描仪包括光反射镜、光学镜头和光电探测器，所述光反射镜将接收所述待测量物体的红外辐射能量并反射给所述光学镜头，所述光学镜头连接所述光电探测器；
处理器，所述处理器连接所述光电探测器，用于接收所述光电探测器的光电信号并转换为光斑信息和待测量物体的轮廓信息，然后计算待测量物体的尺寸。
3.根据权利要求2所述的物体尺寸测量系统，其特征在于，所述光学镜头垂直安装于所述光反射镜，扫描时所述光反射镜进行扫描动作并将待测量物体的红外辐射能量发射给所述光学镜头。
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