对辊式鱼类三维扫描测量装置的制作方法

本实用新型属于水产研究自动化测量仪器领域，具体涉及一种对辊式鱼类三维扫描测量装置。

背景技术：

现有的线激光三维扫描装置，把被扫描物静止放置在一个平台上，平台旋转或平移，带动被扫描物旋转或平移，完成表面轮廓的点云数据收集，由于被扫描物放置在扫描台上，被扫描物与扫描台接触部分无法进行扫描，也就是说，现有技术无法对不规则物体尤其像鱼类表面进行扫描。

在水产科学研究中，对鱼类进行全身轮廓图像扫描，是研究鱼类生长规律、获取鱼类基本信息不可或缺的手段，目前的手持式三维扫描仪需要对鱼体各面进行多次扫描，其数据精度较低，活体鱼挣扎跳动时，无法进行三维扫描。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种对辊式鱼类三维扫描测量装置，可快速对鱼类进行全身三维图像扫描，得到鱼体表面每个点的（x,y,z,R,G,B）空间图像信息，即整个鱼体表面的轮廓及图像信息。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：对辊式鱼类三维扫描测量装置，包括控制器、称重设备、两个对辊设备及三维图像扫描装置，控制器通过数据线与称重设备、对辊设备及三维图像扫描装置连接，两对辊设备之间设置有三维图像扫描装置，对辊设备主要由对辊平台、对辊主动轮和对辊从动轮组成，对辊主动轮安装在对棍平台上，且与安装在对辊平台下方的对辊电机连接，对辊从动轮上安装有轴滑块，轴滑块与对棍平台滑动连接，轴滑块一侧设置有弹簧，三维图像扫描装置包括遮光箱，遮光箱内设置有线阵CCD传感器、CCD光源和至少3台线激光扫描组件，线阵CCD传感器位于遮光箱体的一侧，CCD光源位于与线阵CCD传感器相对的另一侧，线激光扫描组件均匀分布在圆心在遮光箱进出口中轴线上的圆周上。

还包括电子标签读取装置，电子标签读取装置安装在称重设备与靠近称重设备的对辊设备之间。

所述对辊主动轮和对辊从动轮表面设置有弹性物质覆盖层。

所述线激光扫描组件由线激光发射器、彩色摄像头、图像光源组成，图像光源下端安装有线激光发射器和彩色摄像头。

所述称重设备包括电子秤，电子秤安装在转动平台上，转动平台与转动平台电机连接。

所述电子秤上设置有具有凹形槽。

本实用新型的有益效果是：使用本实用新型可快速对鱼类进行全身三维图像扫描，得到鱼体表面每个点的（x,y,z,R,G,B）空间及图像信息，即整个鱼体表面的轮廓及图像信息，同时可读取电子标签信息，称取鱼体重量等，极大的提高了工作效率，减少对活鱼的损伤，为鱼类研究提供更详细的基础数据。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图 = 1 \* ROMAN I。

图2是本实用新型的结构示意图 = 2 \* ROMAN II。

图3是对辊设备的结构示意图。

图4是三维图像扫描装置的结构示意图。

图5是主程序的流程图。

图6是对辊电机控制中断程序的流程图。

图7是三维图像扫描中断程序的流程图。

图8是称量中断程序的流程图。

图9是电子标签读取中断程序的流程图。

具体实施方式

实施例1：如图1、图3、图4所示，对辊式鱼类三维扫描测量装置，包括控制器、称重设备、两个对辊设备1及三维图像扫描装置8，控制器13通过数据线19与称重设备、对辊设备1及三维图像扫描装置8连接，便携式电脑14通过有线或无线与控制器13连接通信，把控制器中的记录信息转存到便携式电脑中14进行处理, 电源20为控制器13提供能源，两对辊设备1之间设置有三维图像扫描装置8，对辊设备1主要由对辊平台11、对辊主动轮2和对辊从动轮3组成，对辊主动轮2和对辊从动轮3以一定间隙垂直放置在对辊平台11上面，对辊主动轮2和对辊从动轮3表面设置有弹性物质覆盖层，以减少对鱼体损伤，对辊主动轮2安装在对棍平台11上，且通过联轴器与安装在对辊平台11下方的对辊电机12连接，对辊从动轮3上安装有轴滑块10，轴滑块10与对棍平台11滑动连接，轴滑块11一侧设置有弹簧9，对辊从动轮3随着轴滑块10可以向远离对辊主动轮2方向滑动，弹簧9则把对辊从动轮3压向对辊主动轮2，控制器13控制对辊电机12带动对辊主动轮以一定速度旋转，当把鱼体头部朝前，脊背朝上送入对辊间隙，鱼体体宽撑开对辊从动轮3，弹簧压紧对辊从动轮3，使对辊从动轮3与对辊主动轮2紧贴鱼体两个侧面，对辊主动轮2旋转把鱼体匀速向后输送；三维图像扫描装置8包括三维图像扫描装置包括遮光箱7，遮光箱7内设置有线阵CCD传感器5、CCD光源22和至少3台线激光扫描组件6，线阵CCD传感器5位于遮光箱体的一侧，CCD光源22位于与线阵CCD传感器5相对的另一侧，线激光扫描组件6均匀分布在圆心在遮光箱进出口中轴线上的圆周上，朝向圆中心位置，所有线激光扫描组件6的激光扫描线处于一个平面即扫描截面，平均分配每个线激光扫描组件6的扫描角度范围，该截面与鱼体运动方向垂直；线阵CCD传感器5及CCD光源22分别放置在相对的两侧，线阵CCD传感器5感光点方向处于扫描截面上；所有线激光扫描组件6、线阵CCD传感器5及CCD光源22均放置在遮光箱7内，防止外界光线对三维扫描的干扰，遮光箱7仅有入口4、出口两个矩形口与远离称重设备的对辊装置的出口及靠近称重设备的对辊装置的入口相对应。线激光扫描组件6由线激光发射器25、彩色摄像头21、图像光源24组成，其原理是，开启线激光器发射激光，在扫描物表面形成一条激光线，摄像头采集每个激光点的像素位置，通过激光三角测距法，得到激光点与摄像头感光面的距离，由于摄像头位置固定，可得到扫描物表面激光线每个点的空间位置（x,y,z），线激光停止，图像光源开启，彩色摄像头可得到由线激光扫描确定位置的每个像素的图像信息（R,G,B），当鱼体头部最前部通过遮光箱入口4进入扫描截面时，鱼体遮挡CCD光源22，线阵CCD传感器5上形成投影，触发控制器开始进行三维图像扫描，记录此时鱼体运动速度，关闭CCD光源，开启线激光发射器，同步所有激光扫描组件中摄像头帧同步，每个激光扫描组件摄像头采集扫描截面上鱼体一个角度范围的激光形成的轮廓线每个点的位置数据，当所有激光扫描组件完成激光线扫描后，线激光停止发射，开启图像光源，每个激光扫描组件摄像头采集扫描截面上鱼体一个角度范围的激光轮廓线每个点的图像数据，当所有激光扫描组件完成图像扫描后，停止图像光源，开启CCD光源及线阵CCD传感器监测，进入下一个扫描截面循环。随着鱼体匀速前进，控制器以一定间隔周期采集鱼体每个截面每个点的空间位置和图像信息（x,y,z,R,G,B），同时记录每个间隔周期鱼体前进速度，直到鱼尾通过，CCD监测不到投影，控制器停止记录，通过对所有间隔和鱼体前进速度综合运算，得到整条鱼三维图像信息。称重设备包括电子秤16，电子秤16安装在转动平台18上，转动平台18通过联轴器与转动平台电机17连接，电子秤16上设置有具有凹形槽，当测量鱼从对辊设备出口滑入电子秤凹形槽中后，控制器启动电子秤称量，记录鱼体体重数据，称量完成后，控制器启动转动平台电机旋转，带动可侧向转动的转动平台及电子秤侧向旋转，把鱼卸除，控制转动平台回位，完成一条鱼的测量。

控制器控制两个对辊电机匀速旋转，监控线阵CCD传感器信号，一旦监测到有鱼体通过扫描截面，控制器连续周期扫描鱼体轮廓及图像信息，同时实时记录鱼体前进速度，当鱼尾通过线阵CCD传感器扫描截面后，控制器完成整条鱼的轮廓、图像数据采集记录。当鱼滑落到电子秤凹型盘中后，控制器记录该条鱼的体重信息，并启动转动电子秤平台电机旋转，卸除该条鱼，电机回位，完成一条鱼的称重测量。

如图5～8所示，对辊式鱼类三维扫描测量装置的控制程序，包括主程序、对辊电机控制中断程序、三维图像扫描中断程序及称量中断程序，主程序循环执行空操作，等待各中断响应，各中断响应后，执行各中断程序，主程序的工作步骤为：（A）将各中断程序模块进行初始化处理；（B）启动对辊电机；（C）与电脑建立通讯连接传输数据；(D）故障标志查询；(E）若无故障标志，则循环执行步骤（C）；(F)若有故障标志，则各中断程序模块停止运行；（G）显示错误代码；（H）停机。对辊电机控制中断程序的工作步骤为：（a）对辊电机转速测量；（b）PID控制对辊电机PWM；（c）中断返回。三维图像扫描中断程序的工作步骤为：（1）检测状态位，状态位包括状态0CCD检测、状态1激光扫描、状态2图像扫描；（2）若为状态0CCD检测，判断有无CCD阴影宽度信号检测，若有CCD阴影宽度信号检测，则请求测量数据内存，若有测量数据内存，则检测整条鱼扫描标志检测，若有整条鱼扫描标志检测，新增一块截面扫描数据内存，关闭CCD光源，开启线激光光源，记录鱼体前进速度，设置状态1标志，然后中断返回，若无整条鱼扫描标志检测，则设置整条鱼扫描标志，然后新增一块截面扫描数据内存，关闭CCD光源，开启线激光光源，记录鱼体前进速度，设置状态1标志，中断返回，若无测量数据内存，则设定故障标志及代码，然后中断返回；若无CCD阴影宽度信号检测，则检测有无整条鱼扫描标志，若有整条鱼扫描标志，则清除整条鱼扫描标志，然后中断返回，若无整条鱼扫描标志，则中断返回；（3）若为状态1激光扫描，a）设置N=1(N为线激光扫描组件编号)，b）N号线激光扫描组件摄像头激光点位置扫描存储，c）设置N=N+1，d）判断N是否大于线激光扫描组件总数，若N大于线激光扫描组件总数，则关闭线激光光源，开启图像光源，设置状态2标志，中断返回；若N不大于线激光扫描组件总数，则重复步骤b）、c）直至N大于线激光扫描组件总数，然后关闭线激光光源，开启图像光源，设置状态2标志，中断返回；（4）若为状态2图像扫描，1）设置N=1，2）N号线激光扫描组件摄像头激光点图像扫描存储，3）设置N=N+1，4）判断N是否大于线激光扫描组件总数，若N大于线激光扫描组件总数，则关闭图像光源，开启CCD光源，设置状态0标志，中断返回；若N不大于线激光扫描组件总数，则重复步骤2）、3）直至N大于线激光扫描组件总数，然后关闭图像光源，开启CCD光源，设置状态0标志，中断返回。称量中断程序的工作步骤为：（一）检测状态位，状态位包括状态0准备、状态1称量、状态2卸除、状态3回位；（二）若为状态0准备，读取鱼测量开始标志，若有测量开始标志，则电子秤清零，设置状态1标志，然后中断返回；若无测量开始标志，则中断返回；（三）若为状态1称量，读取电子秤称量数据，若有电子秤称量数据，则记录称量数据，清除鱼测量标志，启动转动平台电机侧向转动，设置状态2标志，然后中断返回；若无电子秤称量数据，则中断返回；（四）若为状态2卸除，检测有无侧向转动到位信号，若有侧向转动到位信号，则停止转动平台电机侧向转动，启动转动平台电机回位转动，设置状态3标志，然后中断返回；若无侧向转动到位信号，则中断返回；（五）若为状态3回位，检测有无回位到位信号，若有回位到位信号，则转动平台电机停止转动，设置状态0标志，然后中断返回；若无回位到位信号则中断返回。

工作过程：人工把鱼头超前、背朝上送入一对辊设备入口，控制器控制对辊电机匀速旋转，对辊主动轮和由弹簧压紧的对辊从动轮夹持鱼体两侧匀速前进，当鱼头前部进入三维图像扫描装置截面时，触发控制器开始同步周期采集扫描截面鱼体轮廓、图像、鱼体前进速度等数据，鱼体匀速前进，鱼头进入另一对辊设备入口，由两组前后对辊设备夹持鱼体匀速前进，防治活鱼挣扎跳动，在三维图像扫描装置截面形成较为稳定的状态，当鱼尾通过三维图像扫描装置截面后，控制器结束该条鱼全部截面的轮廓、图像数据，综合鱼体前进速度，完成整条鱼体三维图像数据记录，当鱼体整条通过对辊设备后，滑入称量装置，控制器读取称量数据后，控制称量装置侧转，把鱼体卸除，称量装置回位，完成一条鱼的测量任务。便携式电脑与控制器通讯，把测量数据转入电脑进行处理。

实施例2：如图2～4所示，与实施例1不同的是在称重设备与靠近称重设备的对辊设备之间安装电子标签读取装置，电子标签一般都是在鱼体背鳍附近肌肉中，电子标签读取装置放置在对辊设备出口位置上部，便于控制器记录电子标签数据，与该条鱼的测量信息进行融合。

控制器控制两个对辊电机匀速旋转，监控线阵CCD传感器信号，一旦监测到有鱼体通过扫描截面，控制器连续周期扫描鱼体轮廓及图像信息，同时实时记录鱼体前进速度，当鱼尾通过线阵CCD传感器扫描截面后，控制器完成整条鱼的轮廓、图像数据采集记录。在鱼体背鳍附近的电子标签接近电子标签读取装置时，控制器记录该条鱼的标签信息。当鱼滑落到电子秤凹型盘中后，控制器记录该条鱼的体重信息，并启动转动电子秤平台电机旋转，卸除该条鱼，电机回位，完成一条鱼的称重测量。

如图5～9所示，对辊式鱼类三维扫描测量装置的控制程序，与实施例1不同在是增加了电子标签读取中断程序，电子标签读取中断程序的工作步骤为：检测状态位，状态位包括状态0准备、状态1就绪、状态2读取；若为状态0准备，判断有无电子标签，若有电子标签，则设置状态1标志，然后中断返回；若无电子标签，则中断返回；若为状态1就绪，读取鱼测量开始标志，若有测量开始标志，则设置状态2标志，然后中断返回；若无测量开始标志，则中断返回；若为状态2读取，检测电子标签信号，若有电子标签信号，则记录电子标签数据，设定电子标签完成标志，然后设置状态0标志，中断返回；若无电子标签信号，则读取该条鱼测量完成标志，若有测量完成标志，则设定电子标签未完成标志，然后设置状态0标志，中断返回，若无测量完成标志，则中断返回。

工作过程：人工把鱼头超前、背朝上送入一对辊设备入口，控制器控制对辊电机匀速旋转，对辊主动轮和由弹簧压紧的对辊从动轮夹持鱼体两侧匀速前进，当鱼头前部进入三维图像扫描装置截面时，触发控制器开始同步周期采集扫描截面鱼体轮廓、图像、鱼体前进速度等数据，鱼体匀速前进，鱼头进入另一对辊设备入口，由两组前后对辊设备夹持鱼体匀速前进，防治活鱼挣扎跳动，在三维图像扫描装置截面形成较为稳定的状态，当鱼尾通过三维图像扫描装置截面后，控制器结束该条鱼全部截面的轮廓、图像数据，综合鱼体前进速度，完成整条鱼体三维图像数据记录，当背鳍位置附近的电子标签接近对辊设备出口上部电子标签读取装置时，控制器读取记录该条鱼的电子标签数据，当鱼体整条通过对辊设备后，滑入称量装置，控制器读取称量数据后，控制称量装置侧转，把鱼体卸除，称量装置回位，完成一条鱼的测量任务。便携式电脑与控制器通讯，把测量数据转入电脑进行处理。

本实用新型中的线激光扫描组件可以由其他类似的三维扫描组件如白光三维扫描、光栅三维扫描等代替。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。