一种平面成趟足迹采集装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及足迹采集领域，具体涉及一种平面成趟足迹采集装置及其使用方法。


背景技术：

2.作为一种重要的反映人体生物特征的痕迹信息，足迹在国内外受到了普遍的重视。特别是自上世纪80年代以来，足迹检验技术不断向定量化、自动化方向发展，但是目前尚未有一款可以完整采集获取长幅面成趟足迹的装置。


技术实现要素：

3.本申请的目的是提供一种平面成趟足迹采集装置及其使用方法，可以按照需求进行大幅面建设有效采集区域，其使用的液晶膜片无拼接断点，完整保留足迹信息。
4.为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种平面成趟足迹采集装置，包括底座框架、承重板、液晶膜片、图像传感器、配光光源、皮带传动机构；在底座框架上铺设有承重板，所述承重板上紧密贴合有液晶膜片，所述液晶膜片上方设有能够在其长度方向移动的图像传感器，在图像传感器旁设有配光光源，所述图像传感器固定于皮带传动机构的移动梁底部，所述皮带传动机构安装在底座框架两侧。
5.进一步的，所述液晶膜片包括从上至下依次设置的上基材、双稳态胆甾型液晶和下基材，所述上基材、下基材可以为聚酯薄膜pet。
6.进一步的，所述双稳态胆甾型液晶两端分别设有铜箔材质的电极，所述电极与变压电路相连。
7.进一步的，所述图像传感器为大幅面cis图像传感器。
8.进一步的，所述配光光源包括掠射光源和漫反射光源，所述掠射光源的波段为红光600nm
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670nm，所述漫反射光源长度与大幅面cis 图像传感器长度相同也安装在移动梁底部。
9.更进一步的，在底座框架宽度方向两侧设有用于遮挡大幅面cis 图像传感器的台阶壳体，在底座框架长度方向两侧分别设有侧壳体。
10.更进一步的，所述皮带传动机构，包括电机，所述电机位于底座框架一侧，电机输出轴通过联轴器与同步轴a相连，所述同步轴a两端分别设有传动齿轮a，每个传动齿轮a通过皮带与对应的传动齿轮 b相连，所述传动齿轮b位于同步轴b两端，所述同步轴a、同步轴 b分别通过轴承与固定块转动连接，所述固定块安装在底座框架上；移动梁两侧通过皮带锁紧块与对应的皮带相连，移动梁底部两端通过滑块与对应的导轨相连，所述导轨对称设置在底座框架上并位于两个皮带之间；在每个滑块内侧安装有掠射光源，外侧安装有磁栅尺。
11.更进一步的，所述底座框架在长度方向上对称安装有红外传感器。
12.本申请还提供了一种平面成趟足迹采集装置工作方法，具体包括如下步骤：
13.被采集足迹的人从液晶膜片的一端行走到另外一端,在行走的过 程中液晶膜片表面留下液晶足迹和灰尘足迹；
14.当液晶膜片表面受到压力时，液晶分子发生翻转，配光光源发出的光照射到翻转区域，只有和液晶螺纹距离一样波长的光线被反射出去，其余颜色被吸收，形成相应颜色的压痕；
15.采集指令传输给安装在台阶壳体内部的主控板，所述主控板控制电机转动；
16.当电机转动时，带动同步轴a、传动齿轮a一起转动，传动齿轮 a带动皮带进而带动传动齿轮b、同步轴b转动，所述皮带带动大幅面cis图像传感器在液晶膜片上方运动扫描；磁栅尺在运动的过程中产生同步触发信号，所述触发信号通过主控板处理后，发送到大幅面 cis图像传感器进行扫描频率的同步；
17.红外传感器分别固定在扫描区域的始末位置，当大幅面cis图像传感器正向运动时掠射光源开启，显现灰尘足迹，靠近末端红外传感器时，所述末端红外传感器信号发生跳变，主控板收到信号后控制电机停止转动，进而大幅面cis图像传感器完成灰尘足迹的采集；当大幅面cis图像传感器反向运动时漫反射光源开启，显现液晶足迹，靠近始端红外传感器时，所述始端红外传感器信号发生跳变，主控板收到信号后控制电机停止转动，进而大幅面cis图像传感器完成液晶足迹的采集。
18.进一步的，当灰尘足迹、液晶足迹采集结束时，主控板发送高压信号给变压电路，变压电路通过电极与液晶膜片连接，液晶膜片接收到高压信号后内部的液晶材料分子重新排布，将翻转区域还原，清空压痕足迹，等待下次采集。
19.本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请将足迹压力信息准确转换为图像信息，真实还原足迹图像；可以按照需求进行大幅面建设有效采集区域，其使用的液晶膜片无拼接断点，完整保留足迹信息。
20.通过本申请能够提升工作效率，液晶 膜片上的足迹能够自动清理，便于使用，其可以应用在实验室中进行 成趟足迹采集。
附图说明
21.图1为一种平面成趟足迹采集装置外观图；
22.图2为一种平面成趟足迹采集装置内部结构示意图；
23.图3为图2的部分结构放大图；
24.图4为图2的部分结构放大图；
25.图中序号说明：1、台阶壳体，2、液晶膜片，3、侧壳体，4、外部电源供电接口，5、usb串口控制接口，6、电源开关，7、大幅面 cis图像传感器，8、传动齿轮a，9、轴承，10、联轴器,11、电机， 12、皮带锁紧块，13、掠射光源，14、皮带，15、坦克连，16、同步轴a，17、导轨，18、滑块，19、红外传感器，20、磁栅尺。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
27.实施例1
28.如图1
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4所示，本实施例提供一种平面成趟足迹采集装置，其是 刑侦领域实验室研究设备，一般用于实验室；具体包括一种平面成趟 足迹采集装置，包括底座框架、承重
板、液晶膜片、图像传感器、配 光光源、皮带传动机构、主控板；在底座框架上铺设有承重板，所述 承重板上紧密贴合有液晶膜片，所述液晶膜片上方设有能够在其长度 方向移动的图像传感器，在图像传感器旁设有配光光源，所述图像传 感器固定于皮带传动机构的移动梁底部，所述皮带传动机构安装在底 座框架两侧。
29.所述液晶膜片包括从上至下依次设置的上基材、双稳态胆甾型液晶和下基材，所述上基材、下基材可以为聚酯薄膜pet；当脚踩上液晶膜片时，液晶受压力挤压翻转，形成相应颜色的压痕。所述双稳态胆甾型液晶两端分别设有铜箔材质的电极，所述电极与变压电路相连，变压电路可以调节施加在两端电极的压差，当电压达到液晶翻转的阈值后，液晶内部形成通路，翻转的液晶会被还原，达到压痕清空的目的。
30.所述图像传感器为大幅面cis图像传感器，其图像采集无畸变，能够精准采集图像数据。cis图像传感器是线阵扫描成像结构，通过稳定的皮带传动机构带动cis图像传感器，在液晶膜片上方固定焦距位置进行线性扫描，最终完成图像采集，采集的图像会在上位机上显示。
31.所述配光光源包括掠射光源和漫反射光源，针对液晶材料的偏振特性，所述掠射光源的波段优选为红光600nm
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670nm，可以为led光源照明，减少干扰信息影响采集结果，其掠射角度可调，用于显现液晶膜片表面灰尘足迹信息；所述漫反射光源长度与大幅面cis图像传感器长度相同也安装在移动梁底部，漫反射光源呈线性排列，保证线性扫面图像照度的均匀性。
32.所述皮带传动机构，确保大幅面cis图像传感器平稳运行，保证大幅面采集焦距不变，具体包括电机，所述电机位于底座框架一侧，电机输出轴通过联轴器与同步轴a相连，所述同步轴a两端分别设有传动齿轮a，每个传动齿轮a通过皮带与对应的传动齿轮b相连，所述传动齿轮b位于同步轴b两端，所述同步轴a、同步轴b分别通过轴承与固定块转动连接，所述固定块安装在底座框架上；移动梁两侧通过皮带锁紧块与对应的皮带相连，移动梁底部两端通过滑块与对应的导轨相连，所述导轨对称设置在底座框架上并位于两个皮带之间，为保持皮带传动的稳定性，在皮带下方装有限位滚轮；在每个滑块内侧安装有掠射光源，外侧安装有磁栅尺，用于精准测量大幅面cis图像传感器位移距离，触发图像同步采集信号。为保证能够精准扫描运动，大幅面cis图像传感器两侧分别与对应的滑块相连。
33.所述底座框架是由金属框架构成，保证设备的平整和稳定,在底座框架宽度方向两侧设有台阶壳体，待机时大幅面cis图像传感器隐藏在台阶壳体内，工作时扫描整个液晶膜片区域。在底座框架长度方向两侧分别设有侧壳体，其中一个侧壳体内部设有固定在底座框架上的坦克连，用于容纳大幅面cis图像传感器、磁栅尺的电源线。其中一个台阶壳体侧部设有外部电源供电接口、usb串口控制接口、电源开关；所述底座框架在长度方向上对称安装有红外传感器，用于检测大幅面cis图像传感器运动过程中是否接触到两端。
34.所述承重板强度足够几个人在上面行走，并且无变形，承重板表面镜面平整，可以为玻璃板，其表面贴附上液晶膜片。
35.上述采集装置通过camera link图像传输接口、usb串口控制接口与上位机连接，使用配套的采集软件实现用户在上位机端进行控制。
36.本申请还提供了一种平面成趟足迹采集装置工作方法，具体包括如下步骤：
37.被采集足迹的人从液晶膜片的一端行走到另外一端,在行走的过 程中液晶膜片
表面留下液晶足迹和灰尘足迹；
38.当液晶膜片表面受到压力时，液晶分子发生翻转，配光光源发出的光照射到翻转区域，只有和液晶螺纹距离一样波长的光线被反射出去，其余颜色被吸收，形成相应颜色的压痕；
39.此时用户点击上位机屏幕上的采集按键，采集指令传输给安装在台阶壳体内部的主控板，所述主控板控制电机转动；
40.当电机转动时，带动同步轴a、传动齿轮a一起转动，传动齿轮 a带动皮带进而带动传动齿轮b、同步轴b转动，所述皮带带动大幅面cis图像传感器在液晶膜片上方运动扫描；磁栅尺在运动的过程中产生同步触发信号，所述触发信号通过主控板处理后，发送到大幅面 cis图像传感器进行扫描频率的同步；
41.红外传感器分别固定在扫描区域的始末位置，当大幅面cis图像传感器正向运动时掠射光源开启，显现灰尘足迹，靠近末端红外传感器时，所述末端红外传感器信号发生跳变，主控板收到信号后控制电机停止转动，进而大幅面cis图像传感器完成灰尘足迹的采集；当大幅面cis图像传感器反向运动时漫反射光源开启，显现液晶足迹，靠近始端红外传感器时，所述始端红外传感器信号发生跳变，主控板收到信号后控制电机停止转动，进而大幅面cis图像传感器完成液晶足迹的采集。最终足迹图像通过camera link图像传输接口上传到上位机，上位机获取足迹图像后可以进行后续分析。
42.当灰尘足迹、液晶足迹采集结束时，主控板发送高压信号给变压电路，变压电路通过电极与液晶膜片连接，液晶膜片接收到高压信号后内部的液晶材料分子重新排布，将翻转区域还原，清空压痕足迹，等待下次采集。
43.上述主控板优选型号为stm32f103c8t6，其分别与串口芯片 ft232、电机控制器、变压电路、led恒流驱动模块(pt4121)、两个红外传感器、磁栅尺、大幅面cis图像传感器相连，所述大幅面cis 图像传感器还通过camera link与上位机连接，实现图像传输；主控板通过mic5219芯片的供电模块实现3.3v供电，大幅面cis图像传感器通过xl4005e1芯片的供电模块实现5v供电。
44.以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。