CN116202428A - 一种激光测量纠偏传感器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像测量技术领域，公开了一种激光测量纠偏传感器及其应用，包括激光发射部、激光接收部和信息处理部；将待测物体置于所述激光发射部和激光接收部之间，所述激光发射部产生激光照射所述待测物体，所述激光接收部接收所述激光发射部产生的激光信息，所述信息处理部接收所述激光信息，并将所述激光信息转换为数据信息进行差值计算，最终通过差值与预设值的对比，判断所述待测物体的边沿或宽度；本发明提供的激光测量纠偏传感器精度高、线性度好、性能稳定，能够实现对物体的边沿及宽度信息检测的功能。
Description
技术领域
本发明涉及图像测量技术领域，特别是涉及一种激光测量纠偏传感器及其应用。
背景技术
测量纠偏传感器是一种用于物体边沿或尺寸测量的装置。目前，现有的测量纠偏传感器发散光的发散角度大，具有不连续、不均匀的缺陷；同时，纠偏传感器的多颗接收管之间有间隙，导致其感光不连续。因现有的纠偏传感器发散光具有前述缺陷，导致其线性度很差，且边沿的检测精度较低，不能实现测量物体宽度的功能。
因此，亟需研发一种新的激光测量纠偏传感器，以解决提高测量纠偏中的线性度和精度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光测量纠偏传感器，包括：
激光发射部，用于产生激光，所述激光用于照射待测物体；
激光接收部，用于接收所述激光发射部产生的激光，并根据所述激光生成电信号；
信息处理部，电连接于所述激光接收部，用于接收所述电信号并将所述电信号转化为数字信号。
在其中一些实施例中，所述待测物体设置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
所述激光为平行激光，所述待测物体将所述平行激光分为被遮挡光与未遮挡光，所述激光接收部用于接收所述未遮挡光。
在其中一些实施例中，所述激光发射部包括激光二极管和透镜组，所述激光二极管用于发射所述激光，所述透镜组用于调节所述激光的宽度；所述激光二极管发射的激光透过所述透镜组后照射待测物体；
所述激光接收部包括图像传感器和滤光片，所述图像传感器用于接收所述未遮挡光，并生成所述电信号，然后将所述电信号传输至所述信息处理部；所述滤光片用于滤除所述激光的光束中的散射光；所述未遮挡光透过所述滤光片后被所述图像传感器接收。
在其中一些实施例中，所述信息处理部为微处理器，所述微处理器用于将接收到的所述电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号生成所述待测物体的边沿或尺寸。
在其中一些实施例中，所述微处理器还用于将所述待测物体的边沿或尺寸发送至外部控制器。
在其中一些实施例中，所述激光发射部还包括反射镜，所述反射镜用于调节所述激光的方向。
本发明还提供一种任一项所述的激光测量纠偏传感器在检测物体边沿或尺寸中的应用。
本发明还提供一种任一项所述的激光测量纠偏传感器检测物体边沿的方法，包括：
获取所述激光发射部和所述激光接收部之间无遮挡时的像素组a，并将所述像素组a转换为数据组a；将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间，获取像素组b，并将所述像素组b转换为数据组b；
所述数据组b与所述数据组a进行差值计算，获得的差值组记为数据组c，所述数据组c中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组c中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组c中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿。
本发明还提供一种通过任一项所述的激光测量纠偏传感器检测物体边沿的方法，包括：
设定一个检测周期的时间为t，将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
在前0.5t中，所述激光发射部为关闭状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组p，所述激光接收部将像素组p转换为数据组p；在后0.5t中，所述激光发射部为开启状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组q，所述激光接收部将像素组q转换为数据组q；
所述信息接收部接收所述数据组q和数据组p并计算差值，获得的差值组记为数据组o，所述数据组o中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组o中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组o中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿。
本发明还提供一种通过任一项所述的激光测量纠偏传感器测量物体宽度的方法，包括：
获取所述激光发射部和所述激光接收部之间无遮挡时的像素组a，并将所述像素组a转换为数据组a；将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间，获取像素组b，并将所述像素组b转换为数据组b；
所述数据组b与所述数据组a进行差值计算，获得的差值组记为数据组c，所述数据组c中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组c中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组c中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿；
所述后边沿对应的数据与所述前边沿对应的数据进行差值计算，获得的差值即为所述待测物体的宽度。
本发明还提供一种通过任一项所述的激光测量纠偏传感器测量物体宽度的方法，包括：
设一个检测周期的时间为t，将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
在前0.5t中，所述激光发射部为关闭状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组p，所述激光接收部将像素组p转换为数据组p；在后0.5t中，所述激光发射部为开启状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组q，所述激光接收部将像素组q转换为数据组q；
所述信息接收部接收所述数据组q和数据组p并计算差值，获得的差值组记为数据组o，所述数据组o中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组o中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组o中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿；
所述后边沿对应的数据与所述前边沿对应的数据进行差值计算，获得的差值即为所述待测物体的宽度。
与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明公开一种激光测量纠偏传感器，包括激光发射部、激光接收部和信息处理部；所述激光发射部发射出的激光被激光接收部接收，激光接收部经过对电信号进行转换，生成数字信号并发送至信息处理部，所述信息处理部对所述数字信号进行处理后，获得被测物体的边沿信息，且利用其边沿信息能够进一步获得所述被测物体的宽度尺寸。
本发明公开的激光测量纠偏传感器使用线阵CMOS作为其图像传感器，所述线阵CMOS有2048个像素，所述信息处理部能够将各像素信息转化为相应的数字信息，同时所述线阵CMOS的每一个像素的尺寸为14um，结合发射端的平行激光光源，实现准确捡边；最终使整个装置的线性度达到0.1mm以下，分辨率达到0.01mm，精度达到0.02mm。
本发明公开的激光测量纠偏传感器可以实现准确检测被测物的边沿;可以实现高精度测量被测物体的外径,内径,宽度，间隙等；可以实现检测透明材料的边沿；可以实现检测超薄布料的边沿。
附图说明
图1是本发明的实施例中一种激光测量纠偏传感器的结构示意图。
图中，1、激光二极管；2、反射镜；3、透镜组；4、控制板；5、图像传感器；6、滤光片；7、微处理器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例公开了一种激光测量纠偏传感器，包括：
激光发射部，用于产生激光，所述激光用于照射待测物体；
激光接收部，用于接收所述激光发射部产生的激光，并根据所述激光生成电信号；
信息处理部，电连接于所述激光接收部，用于接收所述电信号并将所述电信号转化为数字信号。
在其中一些实施例中，所述待测物体设置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
所述激光为平行激光，所述待测物体将所述平行激光分为被遮挡光与未遮挡光，所述激光接收部用于接收所述未遮挡光。
在其中一些实施例中，所述激光发射部包括激光二极管1和透镜组3，所述激光二极管1用于发射所述激光，所述透镜组3用于调节所述激光的宽度；所述激光二极管1发射的激光透过所述透镜组3后照射待测物体；具体的，所述透镜组3为平行透镜组。
所述激光接收部包括图像传感器5和滤光片6，所述图像传感器5用于接收所述未遮挡光，并生成所述电信号，然后将所述电信号传输至所述信息处理部；所述滤光片6用于滤除所述激光的光束中的散射光；所述未遮挡光透过所述滤光片6后被所述图像传感器5接收。优选的，所述图像传感器5为线阵CMOS，所述电信号为像素，所述图像传感器5线阵CMOS接收到激光后，生成像素组。
在其中一些实施例中，所述信息处理部为微处理器7，所述微处理器7用于将接收到的所述电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号生成所述待测物体的边沿或尺寸。优选的，所述微处理器7为ARM单片机，所述ARM单片机安装在控制板上，所述ARM单片机具有模数转换部分，能够将线阵CMOS的像素组转换为数字信号，即转换为数据组。
在其中一些实施例中，所述微处理器7还用于将所述待测物体的边沿或尺寸发送至外部控制器。
在其中一些实施例中，所述激光发射部还包括反射镜2，所述反射镜2用于调节所述激光的方向。具体的，所述激光二极管1发射激光后，所述激光先通过反射镜2反射到所述透镜组3，所述激光再通过透镜组3照射到所述激光接收部。
本发明实施例还提供一种任一所述的激光测量纠偏传感器在检测物体边沿或尺寸中的应用。
本发明实施例还提供一种通过任一所述的激光测量纠偏传感器检测物体边沿的方法，包括：
获取所述激光发射部和所述激光接收部之间无遮挡时的像素组a，并将所述像素组a转换为数据组a；将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间，获取像素组b，并将所述像素组b转换为数据组b；
所述数据组b与所述数据组a进行差值计算，获得的差值组记为数据组c，所述数据组c中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组c中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组c中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿。
本发明实施例还提供一种通过任一所述的激光测量纠偏传感器测量物体尺寸的方法，包括：
获取所述激光发射部和所述激光接收部之间无遮挡时的像素组a，并将所述像素组a转换为数据组a；将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间，获取像素组b，并将所述像素组b转换为数据组b；
所述数据组b与所述数据组a进行差值计算，获得的差值组记为数据组c，所述数据组c中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组c中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组c中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿；
所述后边沿对应的数据与所述前边沿对应的数据进行差值计算，获得的差值即为所述待测物体的宽度。
本发明还提供一种通过任一所述的激光测量纠偏传感器检测物体边沿的方法，包括：
设一个检测周期的时间为t，将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
在前0.5t中，所述激光发射部为关闭状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组p，所述激光接收部将像素组p转换为数据组p；在后0.5t中，所述激光发射部为开启状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组q，所述激光接收部将像素组q转换为数据组q；
所述信息接收部接收所述数据组q和数据组p并计算差值，获得的差值组记为数据组o，所述数据组o中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组o中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组o中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿。
本发明还提供一种通过任一所述的激光测量纠偏传感器测量物体宽度的方法，包括：
设定一个检测周期的时间为t，将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
在前0.5t中，所述激光发射部为关闭状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组p，所述激光接收部将像素组p转换为数据组p；在后0.5t中，所述激光发射部为开启状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组q，所述激光接收部将像素组q转换为数据组q；
所述信息接收部接收所述数据组q和数据组p并计算差值，获得的差值组记为数据组o，所述数据组o中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组o中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组o中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿；
所述后边沿对应的数据与所述前边沿对应的数据进行差值计算，获得的差值即为所述待测物体的宽度。
以具体数值为例，对本发明提供的一种激光测量纠偏传感器进行具体说明：激光二极管选用功率在4mW以下的平行激光(安全激光)作为光源,稳定均匀；线阵CMOS 2048个像的每一个像素的尺寸为14um（0.014mm），结合激光发射部的平行激光光源，实现准确检边；最终使整个装置的线性度达到0.1mm以下，分辨率达到0.01mm，精度达到0.02mm。如果要测小于28mm的被测物体的尺寸，就用CMOS上的第二个边沿减去第一个边沿，计算出两个边沿之间的像素数，就能得到被测物体的宽度，分辨率能达到0.01mm，精度能达到0.02mm。
综上，本发明提供的一种激光测量纠偏传感器，包括激光发射部、激光接收部和信息处理部；所述激光发射部中的激光二极管用于发出激光，所述激光接收部通过图像传感器接收激光信息，并将所述激光信息转换为数字信息；所述信息处理部收集所述数字信息并进行差值计算，再利用所述差值与预设值进行比对，最终确定所述待测物体的边沿或宽度。本发明提供的一种激光测量纠偏传感器中，所述激光接收部还包括反射镜和透镜组，所述反射镜用于反射激光以调节激光的照射角度，所述透镜组用于发出平行激光；所述激光接收部还包括滤光片，所述滤光片用于滤除所述激光的光束中的散射光，以使图像传感器接收到的电信号更为精确。因此，本发明提供的激光测量纠偏传感器的精度高、线性度好、性能稳定。
在本发明中，被测物体在锂电行业可能是铜箔或铝箔，在卫生用品行业可能是纸张或布料；任何能够遮挡光或部分光的物体，如果需要检测边沿都可使用本发明提供的激光测量纠偏传感器；本发明提供的激光测量纠偏传感器还可以测量某些物体的尺寸,例如一些圆柱形零件的外径，一些带孔零件的内径或者两个物体之间的间隙。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种激光测量纠偏传感器，其特征在于，包括：
激光发射部，用于产生激光，所述激光用于照射待测物体；
激光接收部，用于接收所述激光发射部产生的激光，并根据所述激光生成电信号；
信息处理部，电连接于所述激光接收部，用于接收所述电信号并将所述电信号转化为数字信号。
2.根据权利要求1所述的激光测量纠偏传感器，其特征在于，所述待测物体设置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
所述激光为平行激光，所述待测物体将所述平行激光分为被遮挡光与未遮挡光，所述激光接收部用于接收所述未遮挡光。
3.根据权利要求2所述的激光测量纠偏传感器，其特征在于，所述激光发射部包括激光二极管和透镜组，所述激光二极管用于发射所述激光，所述透镜组用于调节所述激光的宽度；所述激光二极管发射的激光透过所述透镜组后照射待测物体；
所述激光接收部包括图像传感器和滤光片，所述图像传感器用于接收所述未遮挡光，并生成所述电信号，然后将所述电信号传输至所述信息处理部；所述滤光片用于滤除所述激光的光束中的散射光；所述未遮挡光透过所述滤光片后被所述图像传感器接收。
4.根据权利要求3所述的激光测量纠偏传感器，其特征在于，所述信息处理部为微处理器，所述微处理器用于将接收到的所述电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号生成所述待测物体的边沿或尺寸。
5.根据权利要求3所述的激光测量纠偏传感器，其特征在于，所述激光发射部还包括反射镜，所述反射镜用于调节所述激光的方向。
6.一种权利要求1-5任一项所述的激光测量纠偏传感器在检测物体边沿或尺寸中的应用。
7.一种通过权利要求1-5任一项所述的激光测量纠偏传感器检测物体边沿的方法，其特征在于，包括：
获取所述激光发射部和所述激光接收部之间无遮挡时的像素组a，并将所述像素组a转换为数据组a；将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间，获取像素组b，并将所述像素组b转换为数据组b；
所述数据组b与所述数据组a进行差值计算，获得的差值组记为数据组c，所述数据组c中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组c中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组c中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿。
8.一种通过权利要求1-5任一项所述的激光测量纠偏传感器检测物体边沿的方法，其特征在于，包括：
设定一个检测周期的时间为t，将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
在前0.5t中，所述激光发射部为关闭状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组p，所述激光接收部将像素组p转换为数据组p；在后0.5t中，所述激光发射部为开启状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组q，所述激光接收部将像素组q转换为数据组q；
所述信息接收部接收所述数据组q和数据组p并计算差值，获得的差值组记为数据组o，所述数据组o中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组o中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组o中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿。
9.一种通过权利要求1-5任一项所述的激光测量纠偏传感器测量物体宽度的方法，其特征在于，包括：
获取所述激光发射部和所述激光接收部之间无遮挡时的像素组a，并将所述像素组a转换为数据组a；将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间，获取像素组b，并将所述像素组b转换为数据组b；
所述数据组b与所述数据组a进行差值计算，获得的差值组记为数据组c，所述数据组c中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组c中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组c中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿；
所述后边沿对应的数据与所述前边沿对应的数据进行差值计算，获得的差值即为所述待测物体的宽度。
10.一种通过权利要求1-5任一项所述的激光测量纠偏传感器测量物体宽度的方法，其特征在于，包括：
设一个检测周期的时间为t，将待测物体置于所述激光发射部和所述激光接收部之间；
在前0.5t中，所述激光发射部为关闭状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组p，所述激光接收部将像素组p转换为数据组p；在后0.5t中，所述激光发射部为开启状态，获取所述激光发射部和所述激光接收部之间的像素组q，所述激光接收部将像素组q转换为数据组q；
所述信息接收部接收所述数据组q和数据组p并计算差值，获得的差值组记为数据组o，所述数据组o中的每一数据与预设数据进行比对；所述数据组o中第一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的前边沿；所述数据组o中最后一个小于所述预设数据的数据判定为所述待测物体的后边沿；
所述后边沿对应的数据与所述前边沿对应的数据进行差值计算，获得的差值即为所述待测物体的宽度。
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- 2023-03-01 CN CN202310201609.4A patent/CN116202428A/zh active Pending
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