专利名称：用于轮廓识别的红外光幕机及其物体轮廓识别系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于物体轮廓识别的传感器装置和物体轮廓识别系统，特别是涉及一种用于轮廓识别的红外光幕机及其物体轮廓识别系统和方法。
背景技术：
物体的三维形态特征是用以描述物体的最重要的特征之一。物体轮廓识别的目的是检测出物体的三维尺寸，并应用相应的算法通过计算机软件画出物体的三维轮廓图。
人们一直在研究应用各种光学方法来测量物体的三维表面形状。对于获取物体三维轮廓尺寸的基本方法可以分为两大类:被动轮廓测量法和主动三维轮廓测量法。被动三维轮廓识别测量法采用非结构光照明方式，从一个或者多个摄像系统获取不同视觉方向的二维图像，然后通过某种相关的匹配算法从不同视觉方向获取的二维图像中确定第三维信息来重建被测物体的三维轮廓，其缺点是当被测物体表面反射率没有明显差异时，如何把这些二维图像高精度的匹配起来，因为进行局部和全场的坐标变化以克服透明的扭曲和畸形都是十分困难的，还有就是不能测量出物体的实际具体尺寸大小。另外一种更为适合计量目的的测量方法是采用主动三维轮廓测量技术，采用照明光的结构光，主动三维轮廓测量是根据三维物体对结构照明光场空间和时间的遮挡与调制，从携带有三维物体信息的变化广场中解调出三维轮廓数据的一种方法。目前，国际上对于物体三维尺寸的测量，广泛采用的仍然是三坐标测量机，三坐标测量机的测量原理是将被测物体放入其容许的测量空间以获得被测物体几何型面上测量点的坐标尺寸。然后根据这些点的空间坐标值计算出被测件的几何形状位置尺寸。不能克服其固有的缺点。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出一种用于轮廓识别的红外光幕机及其物体轮廓识别系统和方法，能识别出运动物体的三维轮廓，并能准确的测量出物体的具体尺寸。本发明所采用的技术方案:
一种用于轮廓识别的红外光幕机，包括门架，反射光幕和透射光幕，解码器，所述透射光幕包括发射机和接收机，在所述门架上方横向安装反射光幕，在所述门架竖直方向的一侧安装透射光幕发射机，另一侧安装透射光幕接收机，所述反射光幕、透射光幕发射机和透射光幕接收机输出信号接入解码器。—种物体轮廓识别系统，包括所述的用于轮廓识别的红外光幕机，工控机，所述红外光幕机的反射光幕、透射光幕发射机和透射光幕接收机输出信号接入解码器，解码器把处理后的实时数据通过串口传递给工控机，工控机通过软件处理系统建立三维坐标，把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴来实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。一种利用红外光幕机进行物体轮廓识别的方法，采用所述的用于轮廓识别的红外光幕机和工控机构成的物体轮廓识别系统，所述红外光幕机安装在物体运行轨道上，采用主动三维轮廓测量法和三坐标测量机的原理，把物体运行的轨道看作是一个立体空间，
1)对于进入门架之内匀速运动的物体，横向的光幕机利用时间放大器的原理来判断物体是否被遮挡，把物体遮挡的点坐标记录下来，解码器接收实时的遮挡物体的具体数据，并把这些数据通过串口传给工控机；
2)工控机接收解码器传来的物体被遮挡的实时数据，并对接收到的数据进行处理，根据这些遮挡的点计算出物体的三维轮廓尺寸；
3)把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴,建立三维坐标,画出物体的轮廓图，实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。本发明的有益积极效果:
1、本发明用于轮廓识别的红外光幕机，结构简单科学，电气结构清晰，使用方便，施工可行，用于构成物体轮廓识别系统，能快速准确的识别出物体的三维轮廓和具体尺寸。本发明用于轮廓识别的红外光幕机，安装在物体运行轨道上，在竖直方向安装红外光电管，轨道最上方横向安装LED激光发射管,横向的光幕机利用时间放大器的原理来判断物体是否被遮挡。2、本发明物体轮廓识别系统及方法，采用主动三维轮廓测量法和三坐标测量机的原理，把物体运行的轨道看作是一个立体空间，把物体遮挡的点坐标记录下来，然后采用相应的算法，根据这些遮挡的点绘制出物体的三维轮廓和计算出尺寸大小。算法合理简便。3、本发明结合计算机平台和相应的测控软件系统，将光幕投影原理、三维投影重建理论与实际的检测任务联系起来，构成了物体轮廓识别系统，实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。
图1:本发明用于轮廓识别的红外光幕机结构方框 图2:本发明用于轮廓识别的红外光幕机门架剖面 图3:本发明用于轮廓识别的红外光幕机没有物体通过时光线分布示意 图4:本发明用于轮廓识别的红外光幕机在有物体通过时光线分布示意图。
具体实施例方式实施例一:参见图1，本发明用于轮廓识别的红外光幕机，包括门架1，反射光幕2和透射光幕，解码器，所述透射光幕包括发射机3和接收机4，在所述门架I上方横向安装反射光幕2，在所述门架竖直方向的一侧安装透射光幕发射机3，另一侧安装透射光幕接收机4，所述反射光幕、透射光幕发射机和透射光幕接收机输出信号接入解码器。实施例二:参见图1 图4，本实施例为由实施例一的用于轮廓识别的红外光幕机和工控机构成的物体轮廓识别系统。所述红外光幕机的反射光幕2、透射光幕发射机3和透射光幕接收机4输出信号接入解码器，解码器把处理后的实时数据通过串口传递给工控机，工控机通过软件处理系统建立三维坐标，把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动 方向看成是X轴来实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。实施例三:本实施例为一种利用红外光幕机进行物体轮廓识别的方法，采用实施例一所述的用于轮廓识别的红外光幕机和工控机构成的物体轮廓识别系统，所述红外光幕机安装在物体运行轨道上，采用主动三维轮廓测量法和三坐标测量机的原理，把物体运行的轨道看作是一个立体空间，
1)对于进入门架之内匀速运动的物体，横向的光幕机利用时间放大器的原理来判断物体是否被遮挡，把物体遮挡的点坐标记录下来，解码器接收实时的遮挡物体的具体数据，并把这些数据通过串口传给工控机；
2)工控机接收解码器传来的物体被遮挡的实时数据，并对接收到的数据进行处理，根据这些遮挡的点计算出物体的三维轮廓尺寸；
3)把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴,建立三维坐标,画出物体的轮廓图，实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。本发明物体轮廓识别方法及系统，根据光幕机透射和反射的原理来获取物体被遮挡的点的数据，把物体的高度方向看成是三维坐标的Z轴，把物体的宽度方向看成是三维坐标的Y轴，把物体的运动方向看成是三维坐标的X轴；这样就把运动的物体放在一个立体空间中，物体的Y坐标通过横向的透射光幕来实时获得数据，物体的Z坐标通过反射光幕机来获得实时数据，物体的X坐标通过时间乘以物体的速度来实时获得其坐标，解码器把从光幕机获得数据实时上传到计算机上，计算机软件系统在计算机上建立三维坐标，把物体的高度方向看成是Z轴， 把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴，实时绘制出物体的三维轮廓图并计算出物体的三维尺寸。
权利要求
1.一种用于轮廓识别的红外光幕机，包括门架，反射光幕和透射光幕，解码器，所述透射光幕包括发射机和接收机，其特征是:在所述门架上方横向安装反射光幕，在所述门架竖直方向的一侧安装透射光幕发射机，另一侧安装透射光幕接收机，所述反射光幕、透射光幕发射机和透射光幕接收机输出信号接入解码器。
2.—种物体轮廓识别系统，包括权利要求1所述的用于轮廓识别的红外光幕机，工控机，其特征是:所述红外光幕机的反射光幕、透射光幕发射机和透射光幕接收机输出信号接入解码器，解码器把处理后的实时数据通过串口传递给工控机，工控机通过软件处理系统建立三维坐标，把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴来实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。
3.一种利用红外光幕机进行物体轮廓识别的方法，采用权利要求1所述的用于轮廓识别的红外光幕机和工控机构成的物体轮廓识别系统，所述红外光幕机安装在物体运行轨道上，其特征是:采用主动三维轮廓测量法和三坐标测量机的原理，把物体运行的轨道看作是一个立体空间， 1)对于进入门架之内匀速运动的物体，横向的光幕机利用时间放大器的原理来判断物体是否被遮挡，把物体遮挡的点坐标记录下来，解码器接收实时的遮挡物体的具体数据，并把这些数据通过串口传给工控机； 2)工控机接收解码器传来的物体被遮挡的实时数据，并对接收到的数据进行处理，根据这些遮挡的点计算出物体的三维轮廓尺寸； 3)把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴,建立三维坐标,画出物体的轮廓图，实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。
全文摘要
本发明涉及一种用于物体轮廓识别的装置及方法。一种用于轮廓识别的红外光幕机，包括门架，反射光幕和透射光幕，所述透射光幕包括发射机和接收机，反射光幕横向安装在门架上方，在门架竖直方向的一侧安装透射光幕发射机，另一侧安装透射光幕接收机，所述反射光幕、透射光幕发射机和透射光幕接收机输出信号接入解码器；所述物体轮廓识别系统及方法，将红外光幕机的反射光幕、透射光幕发射机和接收机输出信号接入解码器，解码器把处理后的实时数据通过串口传递给工控机，工控机通过软件处理系统建立三维坐标，把物体的高度方向看成是Z轴，把物体的宽度方向看成是Y轴，把物体的运动方向看成是X轴来实现对匀速通过光幕机门架的物体进行三维轮廓识别及其尺寸的智能化测量。
文档编号G01B11/25GK103217127SQ20131016017
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月3日 优先权日2013年5月3日
发明者宋奎运, 孟现海, 汤涛 申请人:郑州恒科实业有限公司