CN116336965B - 一种获取物体轮廓信息的数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种获取物体轮廓信息的数据处理系统，系统包括物体轮廓信息采集装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，物体轮廓信息采集装置包括移动平台组、m个目标发射端、目标透镜组和目标接收端，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：基于移动平台组包括主移动平台和副移动平台获取目标宽度，当目标宽度不小于待检测物体的长度时，固定主移动平台，向上移动副移动平台以获取目标高度列表；当目标宽度小于待检测物体的长度时，向上移动主移动平台以获取最终高度，从而获取物体轮廓信息；本发明接收端控制发射端和放置物体的平台，对发射端和物体的位置同时进行调整，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较高。

Description

一种获取物体轮廓信息的数据处理系统

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种获取物体轮廓信息的数据处理系统。

背景技术

随着科技的不断发展，利用激光感测物体成为主流手段，激光经过一系列处理照射到物体上，经过物体的发射被接收端接收，经过光电转换和信息处理后获取探测物体的相关信息 例如物体的方位、形状和轮廓等，当前，基于设置相关装置利用激光感测和三角测距原理获取物体的轮廓信息成为热门研究方向，有效设置装置能够提高获取物体的轮廓信息的准确度。

已知一种现有技术中，获取物体轮廓信息的方法为：发射端发射激光，激光通过透镜形成光束照射到物体上，照射到物体上的光束经过反射照射到接收端上，固定住物体通过上下移动发射端从而获取物体的轮廓信息。

以上所述获取物体轮廓信息的方法存在的问题：通过移动激光发射端，易造成光束的不稳定性，接收端仅仅控制激光发射端使得操作难度加大，未考虑将发射端的位置和物体的位置同时进行调整，易造成资源浪费且不能保证在移动目标发射端的过程中激光光束能够照射到待检测物体整个表面，降低了获取到的待检测物体的轮廓信息的全面性，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种获取物体轮廓信息的数据处理系统，包括物体轮廓信息采集装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，所述物体轮廓信息采集装置包括移动平台组、m个目标发射端、目标透镜组和目标接收端，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S100，当移动平台组包括主移动平台和副移动平台时，获取待检测物体的长度L'、待检测物体的宽度W'、待检测物体的高度H'，其中，所述待检测物体放置于副移动平台上，所述副移动平台与预设水平面连接，L'≥W'。

S200，获取主移动平台对应的目标半径r，其中，所述主移动平台呈圆柱状且所述主移动平台的中心轴与待检测物体的中心轴一致。

S300，获取目标发射端对应的初始高度H₀，其中，H₀为主移动平台与预设水平面之间的初始距离，所述目标发射端等间距布局在以主移动平台中心轴所在直线上的点为原点，半径为r的主移动平台的圆环上。

S400，获取副移动平台对应的候选高度列表H={H₁，H₂，……，H_i，……，H_n}，H_i为第i个候选高度，i=1，2，……，n，n为候选高度的数量，H_i符合如下条件：

H_i=H₁+（i-1）×ΔH，ΔH为预设的第一高度差，其中，H₁=0，H_n≤H₀-H'-d，其中，d为预设的关键距离，所述预设的关键距离为预设的目标发射端与待检测物体最高点所在平面之间的最小距离。

S500，根据H_n，获取目标发射端对应的目标宽度D，其中D符合如下条件：

D=2r-（2d×r）/（H₀-H'），其中，所述目标宽度为副移动平台移动到高度H_n=H₀-H'-d时目标发射端发射的激光能够照射待检测物体表面的最大宽度。

S600，当D≥L'时，固定主移动平台，向上移动副移动平台以获取副移动平台对应的目标高度列表J={J₁，J₂，……，J_i，……，J_n}，J_i为第i个目标高度，其中，J_i=H_i。

S700，基于J，获取待检测物体对应的轮廓信息集T={T₁，T₂，……，T_i，……，T_n}，T_i为当副移动平台的高度为J_i时待检测物体对应的轮廓信息列表，其中，所述物体轮廓信息列表包括若干个光斑图像点，所述光斑图像点为目标发射端发射的激光光束照射到目标位置点后反射到目标透镜组的目标点，通过目标透镜组的目标点后在所述目标接收端呈现的图像点，所述目标位置点为目标发射端发射的激光光束基于目标发射端对应的目标高度照射在待检测物体表面的位置点，所述目标透镜组的中心点在主移动平台的中心轴上，所述目标接收端控制主移动平台和副移动平台。

S800，当D＜L'时，向上移动主移动平台以获取目标发射端对应的最终高度EH，其中，EH符合如下条件：

EH=H'+（2d×r）/（2r-L'）。

S900，基于EH固定主移动平台1，向上移动副移动平台2以获取副移动平台2对应的目标高度列表J={J₁，J₂，……，J_i，……，J_n}，其中，J_i=（i-1）×ΔH，J_n=EH-d-H'=（2d×r）/（2r-L'）-d。

S1000，根据J，获取待检测物体对应的轮廓信息集。

本发明提供了一种获取物体轮廓信息的数据处理系统，系统包括物体轮廓信息采集装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，物体轮廓信息采集装置包括移动平台组、m个目标发射端、目标透镜组和目标接收端，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：当移动平台组包括主移动平台和副移动平台时，获取待检测物体的长度、待检测物体的宽度和待检测物体的高度，获取主移动平台对应的目标半径，获取目标发射端对应的初始高度，获取副移动平台对应的候选高度列表，根据候选高度，获取目标发射端对应的目标宽度，当目标宽度不小于待检测物体的长度时，固定主移动平台，向上移动副移动平台以获取副移动平台对应的目标高度列表，基于目标高度列表，获取待检测物体对应的轮廓信息集，所述轮廓信息集包括若干个轮廓信息列表，所述轮廓信息列表包括若干个光斑图像点；当目标宽度小于待检测物体的长度时，向上移动主移动平台以获取目标发射端对应的最终高度，基于目标发射端对应的最终高度，获取待检测物体对应的轮廓信息集；本发明接收端与放置物体的平台进行连接，接收端不仅控制激光发射端且对放置物体的平台进行控制，不易造成光束的不稳定性且使得操作更佳方便，对发射端和物体的位置同时进行调整，不易造成资源浪费且保证在移动目标发射端的过程中激光光束能够照射到待检测物体整个表面，提高了获取到的待检测物体的轮廓信息的全面性，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种获取物体轮廓信息的数据处理系统的执行计算机程序的流程图；

图2为本发明实施例提供的物体轮廓信息采集装置的结构示意图；

其中，标号说明：1-主移动平台；2-副移动平台；3-目标发射端；4目标透镜组；5-目标接收端；6-待检测物体。

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，本领域技术人员在没有作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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例

如图1和2所示，本实施例提供了一种获取物体轮廓信息的数据处理系统，包括物体轮廓信息采集装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，所述物体轮廓信息采集装置包括移动平台组、m个目标发射端3、目标透镜组4和目标接收端5，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S100，当移动平台组包括主移动平台1和副移动平台2时，获取待检测物体6的长度L'、待检测物体6的宽度W'、待检测物体6的高度H'，其中，所述待检测物体6放置于副移动平台2上，所述副移动平台2与预设水平面连接，L'≥W'。

具体的，ΔH'≤F⁰，其中，ΔH'为待检测物体6表面上的点到预设水平面的最大距离与待检测物体6表面上的点到预设水平面的最小距离之间的差值，F⁰为预设的第二高度差。

进一步的，F⁰的取值范围为1毫米～5毫米，可以理解为：所述待检测物体6的凹凸程度设置在一定范围内，对于凹凸程度超过预设的第二高度差的物体不考虑在待检测物体6的范围内。

进一步的，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行F⁰的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

具体的，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行任一预设水平面的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述，例如所述预设水平面为扫描轮廓台表平面。

具体的，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行任一预设水平面的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述，例如所述预设水平面为扫描轮廓台表平面。

具体的，本领域技术人员知晓，现有技术中任一连接预设水平面和平台的介质，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

S200，获取主移动平台1对应的目标半径r，其中，所述主移动平台1呈圆柱状且所述主移动平台1的中心轴与待检测物体6的中心轴一致。

具体的，r＞L'。

S300，获取目标发射端3对应的初始高度H₀，其中，H₀为主移动平台1与预设水平面之间的初始距离，所述目标发射端3等间距布局在以主移动平台1中心轴所在直线上的点为原点，半径为r的主移动平台1的圆环上。

具体的，所述间距小于1毫米，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行间距的划分，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

具体的，所述目标发射端3发射的激光光束的方向为靠近主移动平台1中心轴的方向。

进一步的，所述目标发射端3对应的初始角度保持一致。

S400，获取副移动平台2对应的候选高度列表H={H₁，H₂，……，H_i，……，H_n}，H_i为第i个候选高度，i=1，2，……，n，n为候选高度的数量，H_i符合如下条件：

H_i=H₁+（i-1）×ΔH，ΔH为预设的第一高度差，其中，H₁=0，H_n≤H₀-H'-d，其中，d为预设的关键距离，所述预设的关键距离为预设的目标发射端3与待检测物体6最高点所在平面之间的最小距离。

具体的，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行d的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

上述，通过设置关键距离，使得目标发射端移动到最低点时与待检测物体中间有一个保护距离，保证主移动平台始终处于待检测物体上方，不与待检测物体且不与预设水平面接触，避免损害物体。

具体的，ΔH≤0.1纳米，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行预设的第一高度差的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

上述，通过设置足够小的预设的高度差能够保证目标发射端发射的激光光束能够照射到待检测物体表面的每一个点，提高获取到的物体轮廓信息的精度，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较高。

S500，根据H_n，获取目标发射端3对应的目标宽度D，其中D符合如下条件：

D=2r-（2d×r）/（H₀-H'），其中，所述目标宽度为副移动平台2移动到高度H_n=H₀-H'-d时目标发射端3发射的激光能够照射待检测物体6表面的最大宽度。

S600，当D≥L'时，固定主移动平台1，向上移动副移动平台2以获取副移动平台2对应的目标高度列表J={J₁，J₂，……，J_i，……，J_n}，J_i为第i个目标高度，其中，J_i=H_i。

S700，基于J，获取待检测物体6对应的轮廓信息集T={T₁，T₂，……，T_i，……，T_n}，T_i为当副移动平台2的高度为J_i时待检测物体6对应的轮廓信息列表，其中，所述物体轮廓信息列表包括若干个光斑图像点，所述光斑图像点为目标发射端3发射的激光光束照射到目标位置点后反射到目标透镜组4的目标点，通过目标透镜组4的目标点后在所述目标接收端5呈现的图像点，所述目标位置点为目标发射端3发射的激光光束基于目标发射端3对应的目标高度照射在待检测物体6表面的位置点，所述目标透镜组4的中心点在主移动平台1的中心轴上，所述目标接收端5控制主移动平台1和副移动平台2。

具体的，在S700中通过如下步骤获取T_i：

S701，获取目标发射端3对应的关键角度列表β={β₁，β₂，……，β_j，……，β_m}，β_j为第j个目标发射端3对应的关键角度，j=1，2，……，m，其中，所述关键角度为由目标发射端3所在圆环的中心点及从目标发射端3所在圆环的中心点出发向目标发射端3延伸的射线与向目标发射端3所在圆环的最右侧一点延伸的射线构成的夹角的角度。

具体的，0°≤β_j≤360°。

进一步的，当j≥2时，Δβ_j=β_j-β_j-1且Δβ_j一致。

S703，根据J和β，获取T_i=={T_i1，T_i2，……，T_ij，……，T_im}，T_ij=（T¹ _ij，T² _ij，T³ _ij），其中，T¹ _ij符合如下条件：

，E_ij为当副移动平台2对应的目标高度为J_i时，第j个目标发射端3发射的激光光束对应的发射点与目标发射端3发射的激光光束照射到待检测物体6表面的点之间的距离。

T² _ij符合如下条件：

。

T³ _ij符合如下条件：

。

具体的，当副移动平台对应的目标高度为0时，目标光束相较于初始点，其中，所述初始点位于待检测物体的上表面且初始点与待检测物体的中心点中间连线与预设水平面垂直；可以理解为：基于J₁，目标发射端发射的激光汇聚到待检测物体上表面的中心点，向上移动副移动平台，目标发射端发射的激光照射在待检测物体6表面的位置点随目标高度的变化而变化，不断移动副移动平台直到目标光束能够照射到待检测物体6表面的每个位置点。

S800，当D＜L'时，向上移动主移动平台1以获取目标发射端3对应的最终高度EH，其中，EH符合如下条件：

EH=H'+（2d×r）/（2r-L'）。

上述，首先设置主移动平台的初始高度，根据待检测物体的长度、宽度、高度和预设的关键距离，当目标发射端位于初始高度时，移动副移动平台至与主移动平台之间的距离为安全距离时，目标发射端发射的激光光束不能扫过待检测物体的最外环时，对主移动平台对应的初始高度进行调整以获取最终高度，在此过程中接收端控制副移动平台使得后续在移动副移动平台时，激光光束能够照射到待检测物体的整个表面，提高了待检测物体的轮廓信息的全面性，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较高。

S900，基于EH固定主移动平台1，向上移动副移动平台2以获取副移动平台2对应的目标高度列表J={J₁，J₂，……，J_i，……，J_n}，其中，J_i=（i-1）×ΔH，J_n=EH-d-H'=（2d×r）/（2r-L'）-d。

S1000，根据J，获取待检测物体6对应的轮廓信息集。

具体的，在S1000中还包括如下步骤：

S1001，获取目标发射端3对应的关键角度列表β={β₁，β₂，……，β_j，……，β_m}。

S1003，基于J和β，获取待检测物体6对应的轮廓信息集T={T₁，T₂，……，T_i，……，T_n}，T_i={T_i1，T_i2，……，T_ij，……，T_im}，T_ij=（T¹ _ij，T² _ij，T³ _ij）

其中，T¹ _ij符合如下条件：

。

T² _ij符合如下条件：

。

T³ _ij符合如下条件：

。

上述，通过设置目标发射端以及目标透镜组的位置，使得在获取物体轮廓信息的过程中，激光光束能够纵向移动照射物体，从而获取物体轮廓信息，节约了使用空间，接收端与放置物体的平台进行连接，接收端不仅控制激光发射端且对放置物体的平台进行控制，不易造成光束的不稳定性且使得操作更佳方便，对发射端和物体的位置同时进行调整，不易造成资源浪费且保证在移动目标发射端的过程中激光光束能够照射到待检测物体整个表面，提高了获取到的待检测物体的轮廓信息的全面性，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较高。

本发明提供了一种获取物体轮廓信息的数据处理系统，系统包括物体轮廓信息采集装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，物体轮廓信息采集装置包括移动平台组、m个目标发射端、目标透镜组和目标接收端，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：当移动平台组包括主移动平台和副移动平台时，获取待检测物体的长度、待检测物体的宽度和待检测物体的高度，获取主移动平台对应的目标半径，获取目标发射端对应的初始高度，获取副移动平台对应的候选高度列表，根据候选高度，获取目标发射端对应的目标宽度，当目标宽度不小于待检测物体的长度时，固定主移动平台，向上移动副移动平台以获取副移动平台对应的目标高度列表，基于目标高度列表，获取待检测物体对应的轮廓信息集，所述轮廓信息集包括若干个轮廓信息列表，所述轮廓信息列表包括若干个光斑图像点；当目标宽度小于待检测物体的长度时，向上移动主移动平台以获取目标发射端对应的最终高度，基于目标发射端对应的最终高度，获取待检测物体对应的轮廓信息集；本实施例，接收端与放置物体的平台进行连接，接收端不仅控制激光发射端且对放置物体的平台进行控制，不易造成光束的不稳定性且使得操作更佳方便，对发射端和物体的位置同时进行调整，不易造成资源浪费且保证在移动目标发射端的过程中激光光束能够照射到待检测物体整个表面，提高了获取到的待检测物体的轮廓信息的全面性，使得获取到的物体轮廓信息的准确度较高。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，所述系统包括物体轮廓信息采集装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，所述物体轮廓信息采集装置包括移动平台组、m个目标发射端、目标透镜组和目标接收端，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S100，当移动平台组包括主移动平台和副移动平台时，获取待检测物体的长度L'、待检测物体的宽度W'、待检测物体的高度H'，其中，所述待检测物体放置于副移动平台上，所述副移动平台与预设水平面连接，L'≥W'；

S200，获取主移动平台对应的目标半径r，其中，所述主移动平台呈圆柱状且所述主移动平台的中心轴与待检测物体的中心轴一致；

S300，获取目标发射端对应的初始高度H₀，其中，H₀为主移动平台与预设水平面之间的初始距离，所述目标发射端等间距布局在以主移动平台中心轴所在直线上的点为原点，半径为r的主移动平台的圆环上；

S400，获取副移动平台对应的候选高度列表H={H₁，H₂，……，H_i，……，H_n}，H_i为第i个候选高度，i=1，2，……，n，n为候选高度的数量，H_i符合如下条件：

H_i=H₁+（i-1）×ΔH，ΔH为预设的第一高度差，其中，H₁=0，H_n≤H₀-H'-d，其中，d为预设的关键距离，所述预设的关键距离为预设的目标发射端与待检测物体最高点所在平面之间的最小距离；

S500，根据H_n，获取目标发射端对应的目标宽度D，其中D符合如下条件：

D=2r-（2d×r）/（H₀-H'），其中，所述目标宽度为副移动平台移动到高度H_n=H₀-H'-d时目标发射端发射的激光能够照射待检测物体表面的最大宽度；

S600，当D≥L'时，固定主移动平台，向上移动副移动平台以获取副移动平台对应的目标高度列表J={J₁，J₂，……，J_i，……，J_n}，J_i为第i个目标高度，其中，J_i=H_i；

S700，基于J，获取待检测物体对应的轮廓信息集T={T₁，T₂，……，T_i，……，T_n}，T_i为当副移动平台的高度为J_i时待检测物体对应的轮廓信息列表，其中，所述轮廓信息列表包括若干个光斑图像点，所述光斑图像点为目标发射端发射的激光光束照射到目标位置点后反射到目标透镜组的目标点，通过目标透镜组的目标点后在所述目标接收端呈现的图像点，所述目标位置点为目标发射端发射的激光光束基于目标发射端对应的目标高度照射在待检测物体表面的位置点，所述目标透镜组的中心点在主移动平台的中心轴上，所述目标接收端控制主移动平台和副移动平台；

S800，当D＜L'时，向上移动主移动平台以获取目标发射端对应的最终高度EH，其中，EH符合如下条件：

EH=H'+（2d×r）/（2r-L'）；

S900，基于EH固定主移动平台1，向上移动副移动平台2以获取副移动平台2对应的目标高度列表J={J₁，J₂，……，J_i，……，J_n}，其中，J_i=（i-1）×ΔH，J_n=EH-d-H'=（2d×r）/（2r-L'）-d；

S1000，根据J，获取待检测物体对应的轮廓信息集。

2.根据权利要求1所述的获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，r＞L'。

3.根据权利要求1所述的获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，所述间距小于1毫米。

4.根据权利要求1所述的获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，ΔH≤0.1纳米。

5.根据权利要求1所述的获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，在S700中通过如下步骤获取T_i：

S701，获取目标发射端对应的关键角度列表β={β₁，β₂，……，β_j，……，β_m}，β_j为第j个目标发射端对应的关键角度，j=1，2，……，m，其中，所述关键角度为由目标发射端所在圆环的中心点及从目标发射端所在圆环的中心点出发向目标发射端延伸的射线与向目标发射端所在圆环的最右侧一点延伸的射线构成的夹角的角度；

S703，根据J和β，获取T_i=={T_i1，T_i2，……，T_ij，……，T_im}，T_ij=（T¹ _ij，T² _ij，T³ _ij），其中，T¹ _ij符合如下条件：

，E_ij为当副移动平台对应的目标高度为J_i时，第j个目标发射端发射的激光光束对应的发射点与目标发射端发射的激光光束照射到待检测物体表面的点之间的距离；

T² _ij符合如下条件：

；

T³ _ij符合如下条件：

。

6.根据权利要求5所述的获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，0°≤β_j≤360°。

7.根据权利要求1所述的获取物体轮廓信息的数据处理系统，其特征在于，在S1000中还包括如下步骤：

S1001，获取目标发射端对应的关键角度列表β={β₁，β₂，……，β_j，……，β_m}；

S1003，基于J和β，获取待检测物体对应的轮廓信息集T={T₁，T₂，……，T_i，……，T_n}，T_i={T_i1，T_i2，……，T_ij，……，T_im}，T_ij=（T¹ _ij，T² _ij，T³ _ij）

其中，T¹ _ij符合如下条件：

；

T² _ij符合如下条件：

；

T³ _ij符合如下条件：

。