CN214702125U - 非接触式柱状物几何参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种非接触式柱状物几何参数检测装置，包括图像采集处理模块、斜坡轨道、高速相机系统、光源系统；斜坡轨道与水平面呈一定夹角，斜坡轨道为柱状物提供足够长的的滚动面，使柱状物在斜坡轨道上转动至少一周；高速相机系统的视窗范围位于斜坡轨道上，最小视窗范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围；光源系统的探照范围位于斜坡轨道上，最小探照范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围；图像采集处理模块连接高速相机系统，用于接收高速相机系统拍摄到的图像，并通过内置算法得到柱状物的几何参数。解决夹持导致柱状物被遮挡和不稳定问题，能够连续大批量检测、准确度高。

Description

非接触式柱状物几何参数检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测领域，具体的说，涉及了一种非接触式柱状物几何参数检测装置。

背景技术

目前对柱状物的非接触应用较多的测量方法是激光法和图像识别法。 申请号为CN200510047994.3,实用新型名称为：“一种滤棒圆周检测控制装置”的实用新型专利，提供了一种激光法测量手段，具体为边做轴向进给运动边测量的方式。

申请号为：CN201710064727.X，实用新型名称为：“实时测量烟草加工柱状物圆周的装置”的实用新型专利，测量过程中是让检测筒进行转动，且被测物体的被检段只有一部分。

申请号为：CN201510236170.4，实用新型名称为： “一种基于光纤图像传输的圆柱面表面微痕缺陷的检测系统”的实用新型专利，引入光纤照明系统，使柱状物通过同心圆周来实现圆柱类物体表面数据采集的工作，待测物不旋转。

申请号为：CN201710968282.8 ，实用新型名称为：“一种基于机器视觉回转体工件检测方法”的实用新型专利中，在圆周测量过程中，伺服电机带动量规移动进行螺纹检测。

申请号为：CN202010564160.4，实用新型名称为：“获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法”的实用新型专利，提供了一种通过滚子轴承旋转，采用线阵相机对其进行扫描，线阵光源对其进行照射，从而获取较好的图像的方法，但是这种方法只能检测滚子轴承相对线阵光源和线阵相机位置不变的场景。

以上方法需要对被测物体进行夹持或带动被测物体转动或进行直线移动，且只能测量被测物的一部分圆周，检测速率较低。

GB/T 22838.3-2009中采用激光法对烟支进行测量时，检测前提使被测卷烟绕自身轴线旋转180°，由于夹持方式、旋转角度等因素的影响，在测量过程中会产生偏心和偏摆运动，难以保证柱状物体轴心始终保持垂直于激光，容易产生圆周误差。

因此，提供一种无需夹具、不受偏心和偏摆运动的影响，可完成整个柱状物的非接触式圆周测量十分必要。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可对柱状物采集全面、准确度高、解决夹持导致柱状物不稳定且能够连续大批量检测的非接触式柱状物几何参数检测装置和检测方法。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种非接触式柱状物几何参数检测装置，包括图像采集处理模块、斜坡轨道、高速相机系统、光源系统；

所述斜坡轨道与水平面呈一定夹角，所述斜坡轨道提供柱状物的滚动面，以使柱状物在斜坡轨道上转动至少一周；

所述高速相机系统的视窗范围位于所述斜坡轨道上，最小视窗范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围；

所述光源系统的探照范围位于所述斜坡轨道上，最小探照范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围；

所述图像采集处理模块连接高速相机系统，用于接收高速相机系统拍摄到的图像。

基上所述，所述斜坡轨道为可调节高度、宽度和坡面长度的结构。

基上所述，所述高速相机系统包括至少一个高速相机，多于一台高速相机时，各台高速相机以所述光源为中心布置。

基上所述，所述斜坡轨道为带有摩擦力的斜面或传送轨道。

基上所述，所述上料装置连接图像采集处理模块，以实现柱状物实体与图像的对应关系。

基上所述，所述光源系统包括至少一个光源，多于一个光源时，所述光源设于相对高速相机系统的不同位置处。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型提供一种无需夹具、不受偏心和偏摆运动的影响的非接触式柱状物几何参数（包括圆周、圆度、长度、圆柱度）检测装置和方法，通过布置一定倾角的斜坡轨道，使柱状物在斜坡上进行绕自身轴线180°旋转，将柱状物360°全部展示在高速相机系统的视窗内，同时在合适光源的辅助下，高速相机系统对送料轨道上滚动中的柱状物进行连续地图像采集，图像采集处理模块容易通过算法分析计算得到柱状物轴向不同截面的圆周、同一径向截面的圆度、长度和圆柱度等参数，实现非接触式检测，解决现有技术中夹持导致柱状物被遮挡和不稳定问题，以及该问题进一步导致的几何数据检测的缺失问题和不准的问题，另外，该监测装置和方法能够连续大批量检测、准确度高。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中非接触式柱状物几何参数检测装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中非接触式柱状物几何参数检测装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例2中光源系统和高速相机系统的分布结构示意图。

图中：1.斜坡轨道；2.高速相机系统；3.光源系统；5.传送轨道；6.图像采集处理模块；7.柱状物。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种非接触式柱状物几何参数检测装置，包括图像采集处理模块6、斜坡轨道1、高速相机系统2、光源系统3。

所述斜坡轨道1与水平面呈一定夹角，所述斜坡轨道提供柱状物的滚动面，以使柱状物7在斜坡轨道上转动至少一周，柱状物的滚动动能来自于自身重力；

所述斜坡轨道1前可连接供料装置进行连续供料，同时采用推杆结合连续供料装置，用于将柱状物输送至斜坡轨道的顶端并施加滚动的初速度。

所述高速相机系统2的视窗范围位于所述斜坡轨道上，最小视窗范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围，柱状物每次放入的数量不超过高速相机系统视窗的一半，保证所有柱状物至少在视窗内转动一圈，高速相机的数量根据待检测柱状物的需求而定，若柱状物体积较大，则用多台高速相机，若柱状物体积较小，则选用少量高速相机，相机的布置需以光源为中心进行布置。

当进行多根柱状图的同步连续检测时，需保持相邻两柱状物的间隙，以便高速相机能够将柱状物的边缘检测清楚。

所述光源系统3的探照范围位于所述斜坡轨道上，最小探照范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围，保证拍摄图像的边缘清晰。

所述图像采集处理模块6连接高速相机系统2，用于接收高速相机系统拍摄到的图像，并通过内置算法得到柱状物轴向不同截面的圆周、同一径向截面的圆度、长度和圆柱度的参数，识别待测物体的算法为HOG算法+SVM算法；对图像进行边缘检测的算法:Canny边缘检测算法。

所述斜坡轨道1为可调节高度、宽度和坡面长度的结构，高度的调节方式可以是升降杆、液压支架或倾角架，坡面长度的调整可以采用伸缩式的柔性带面，或折起来的长条板，宽度的调节则主要借助于外接板或其它外接结构。

通过上述装置进行非接触式柱状物几何参数检测方法，检测步骤如下：

打开光源系统，打开高速相机系统，打开图像采集处理模块，调整光源系统和高速相机系统的参数至设定参数，将待检测的柱状物输送至斜坡轨道的顶端，并施加一恒定的初速度，柱状物沿斜坡轨道向下滚动，待柱状物进入高速相机系统的视窗后，高速相机系统检测到柱状物，并开始连续拍照，直到柱状物滚动出高速相机系统的视窗，高速相机系统将所拍摄的照片统计为一组照片，并进行成组标记，发送至图像采集处理模块，图像采集处理模块通过内置算法运算，得到每张照片所展示的柱状物的轴向不同截面的圆周、同一径向截面的圆度、长度和圆柱度的参数，通过平均算法得到最终输出的柱状物的轴向不同截面的圆周、同一径向截面的圆度、长度和圆柱度的参数。

为了方便对数据进行处理，解决识别误差带来的少量数据的强干扰问题，在设定图像采集处理模块时，加入柱状物的标准模型数据，并针对标准模型数据设置检测允许的误差范围，在得到每张照片所展示的柱状物的轴向不同截面的圆周、同一径向截面的圆度、长度和圆柱度的参数后，将所得到的数据与根据标准模型数据设置的误差范围进行对比，对明显超出误差范围的数据进行清理，对剩余的数据进行平均算法计算，得到最终输出的柱状物的轴向不同截面的圆周、同一径向截面的圆度、长度和圆柱度的参数。

为了解决柱状物与采集图像之间的关联关系，所述连续上料装置关联图像采集处理模块，连续上料装置上设置柱状物检测模块，如位置感应器，通过一个柱状物，位置感应器触发一次，标记一次，连续上料装置将柱状物的检测数据发送给图像采集处理模块，以便图像采集处理模块将处理的数据与柱状物相关联。

实施例2

如图2所示，所述斜坡轨道为传送轨道5，如回转式轨道，轨道的输送方向可以向上也可以向下，向上时，可以减缓柱状物的行走速度，向下时，可以加快柱状物的行走速度。

实施例3

如图3所示，所述光源系统的多个光源分布于高速相机系统的对立侧，以最大限度的减少阴影，使柱状物两侧的阴影尽可能保持一致，提高识别计算的精度。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：包括图像采集处理模块、斜坡轨道、高速相机系统、光源系统；

所述斜坡轨道与水平面呈一定夹角，所述斜坡轨道为柱状物提供足够长的滚动面，使柱状物在斜坡轨道上转动至少一周；

所述高速相机系统的视窗范围位于所述斜坡轨道上，最小视窗范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围；

所述光源系统的探照范围位于所述斜坡轨道上，最小探照范围为覆盖柱状物转动一周的路径范围；

所述图像采集处理模块连接高速相机系统，用于接收高速相机系统拍摄到的图像。

2.根据权利要求1所述的非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：所述斜坡轨道为可调节高度、宽度和坡面长度的结构。

3.根据权利要求1或2所述的非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：所述高速相机系统包括至少一个高速相机，多于一台高速相机时，各台高速相机以所述光源为中心布置。

4.根据权利要求3所述的非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：所述斜坡轨道为带有摩擦力的斜面或传送轨道。

5.根据权利要求4所述的非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：还包括上料装置，所述上料装置连接图像采集处理模块，以实现柱状物实体与图像的对应关系。

6.根据权利要求1或2所述的非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：所述光源系统包括至少一个光源，多于一个光源时，所述光源设于相对高速相机系统的不同位置处。

7.根据权利要求3所述的非接触式柱状物几何参数检测装置，其特征在于：所述光源系统包括至少一个光源，多于一个光源时，所述光源设于相对高速相机系统的不同位置处。

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