CN2272567Y - 光学成像式长度测量装置 - Google Patents

Abstract

光学成像式长度测量装置,适用于如钢铁厂型材的截取等场合,它有基准挡板和标尺,其特征在于还有固态图像传感器式样摄像头,图像卡，计算机及摄像头的平移导轨组成,摄像头的光轴垂直于编码标尺,导轨与编码标尺平行。本实用新型采用非接触式,装置结构简单,无现场维护,可以长期稳定可靠的工作,可用于下料等自动截取长度的工作场合,工作效率和测量精度大幅度提高。

Description

光学成像式长度测量装置

本实用新型属于长度测量装置，适用于如钢铁厂型材的截取等场合。

钢铁厂的型材根据需要用电锯锯成不同的长度，类似的截取长度的情况在许多地方都存在。目前，钢铁厂截取型材时靠人工拉尺的办法确定下锯位置，劳动效率低，测量精度达不到要求，当型材是热材时劳动强度很大，常有将长料改短，短料报废的情况发生。特别是尺寸变化频繁，而且又是多锯同时切取一根料时，劳动效率低下更为突出，测量不准造成的浪费更大。虽然有过一些自动下锯的长度测量装置，但都因结构复杂，现场维护工作量大，难以长期稳定可靠的工作而不能投入实际使用。

本实用新型的目的在于提供一种光学成像式长度测量装置，它具有结构简单，无现场维护，因面可以长期稳定可靠的工作，可用于下料等自动截取长度的工作场合。

本装置有基准挡板和标尺，其特征在于还有固态图像传感器式摄像头、图像卡、计算机及摄像头的平移导轨组成，摄像头置于平移导轨上，摄像头与图形卡相连接，将固态图像传感中的图像信号经图形卡送至计算机屏上，摄像头的光轴垂直于编码标尺，导轨与编码标尺平行。

如上所述的长度测量装置，其特征在于编码标尺的刻度为通孔，孔后布置光源。

如上所述的长度测量装置，其特征在于标尺刻度的间距大于1cm。

本装置的工作原理是：利用固态图像传感器(如CCD、CID等)的成像原理，对编码标尺进行成像，然后将传感器中的短阵图像信号输入给计算机进行图像处理和识别，确定出标志的精确位置，从而测量出物体的长度。本装置采用非接触的光学成像方法，使装置结构简单，不受现场温度高、灰尘大等恶劣环境的影响，长度量直接传递中间环节少，因而减少了传递误差，又由于采用固态图像传感器式摄像头，识别刻度标志也简单准确，误差少、速度快，有利于提高截断装置的自动化程度。

本装置在编码标尺上布置通孔刻度，孔后布置光源，用透光方式在摄像头中成像，提高成像清晰度从而提高测量精度。

本装置还采用以固态图像传感器的短阵像素细分标尺刻度之间的长度之法，将精细的标尺刻度制造变成大间距(1cm以上)的刻度制造，因而刻度标志也可以做得较为粗大面不影响最终的测量精度，使标尺的制造成本大幅度下降。

图1，本实用新型测量装置的结构示意图。其中，1基准挡板，2编码标尺，3刻度，4被测物，5摄像头，6导轨，7图形卡，8计算机屏，9测定标志光轴，10测定标志，11刻度像。

图2，计算机识别软件框图。

本实用新型的长度测量装置如图1所示。基准挡板1在编码标尺2的顶端，用以自动确定被测物4的端头对齐编码标尺2的零点，被测物4应与编码标尺2平行，平移导轨6与编码标尺2平行布置，固态图像传感器式摄像头5置于导轨6上，移动摄像头5使其测定标志光轴9移到所需标尺位置，摄像头5与图形卡7相连接，将固态图像传感器中的图像信号经图形卡7送至计算机屏8上，计算机根据编制的识别软件，识别编码标尺像11及测定标志10在两编码标尺刻度像11间的位置，从而测出摄像头5测定标志光轴9距挡板1的物料4的长度。测量装置的最后测量结果是一个电信号，可用于电锯类执行机构，从而大大提高长度截取场合的机械自动化程度。

几个基本问题的设定：

1、编码标尺：

编码标尺2是计算机识别的距离基准，不同的距离上刻有计算机易识别的约定编码，作为图像固定标志的粗定距基础，可用二进制编码等方法。

2、测定标志：(由“+”或箭头人为在图像中刻制)

测定标志是对应执行机构(如电锯等)的执行位置在图像中的标记，此标志对准的被测物位置为执行机构作用的位置，只要识别出此标志的绝对位置，可测出被测物位置。

3、固态图像传感器像元

图像像元是本装置精测量的基准。一般对准好后的标尺两个编码刻度像11之间的像元是固定的。

测长原理：

本装置测长是通过读标尺上两个以上编码刻度3，作粗判距，然后识别测定标志9在图中的像元位置，作精判距，最后得出准确的测距位置。精确定距计算为：

设：读入计算机的两个刻度编码为刻度1和刻度2。

例如，设刻度1为4.1m，刻度2为4.2m(其编码可约定识别)，两刻度间的像元为100个，测定标志在第70个像元处，那么测定标志9所在的距离可以下式算出。 $\frac{4.2-4.1}{100}\×70+4.1=4.17m$

即执行机构作用的位置在4.17m处。

像元数的增大，标尺刻度间距离减小使精度能提高。

移动图像传感器和执行机构，能测出新的定位距离。

当多台电锯同时在一根料上锯取时，可以增设与电锯数相同的摄像头5，在同一计算机上分别进行测长计算，其工作效率的提高比单锯工作时显得更为明显。

Claims (3)

1、光学成像式长度测量装置，有基准挡板和标尺，其特征在于还有固态图像传感器式摄像头，图像卡、计算机及摄像头的平移导轨组成，摄像头置于平移导轨上，摄像头与图形卡相连接，将固态图像传感中的图像信号经图形卡送至计算机屏上，摄像头的光轴垂直于编码标尺，导轨与编码标尺平行。

2、如权利要求1所述的长度测量装置，其特征在于编码标尺的刻度为通孔，孔后布置光源。

3、如权利要求1、2所述的长度测量装置，其特征在于标尺刻度的间距大于1cm。

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