一种快速无接触式苹果尺寸测量仪制造技术

一种快速无接触式苹果尺寸测量仪，利用超声波收发模块收发超声波的时间差来测量苹果的直径和红外发射器阵列和红外接收器阵列之间的射线光束来测量苹果的高度，可通过测量的直径和高度对苹果进行分级。本发明专利技术与机械测量设备不同，无需接触苹果，测量快速简洁。本发明专利技术包括控制处理模块、数据采集模块和显示模块或者计算机，数据采集模块包括超声波收发模块、红外发射管阵列、红外接收管阵列、红外发射电路、红外接收电路。控制处理模块与显示模块相连以显示测量后的数据，或与计算机通过串口相连，把数据送到计算机进行处理。

A fast and contactless Apple size measuring instrument

A fast and contactless Apple size measuring instrument is used to measure the height of the apple by measuring the diameter of the apple and the ray beam between the infrared transmitter array and the infrared receiver array by using the ultrasonic transceiver module to receive and receive the time difference of the ultrasonic wave. The invention is different from the mechanical measuring device, and does not need to contact apples, so the measurement is fast and succinct. The invention includes the control processing module, the data acquisition module and the display module or the computer. The data acquisition module includes the ultrasonic transceiver module, the infrared emitter array, the infrared receiver array, the infrared transmitting circuit, and the infrared receiving circuit. The control processing module is connected with the display module to display the measured data, or is connected with the computer through the serial port, and sends the data to the computer for processing.

【技术实现步骤摘要】
一种快速无接触式苹果尺寸测量仪
本专利技术涉及一种无接触式苹果尺寸测量仪，属于水果尺寸测定领域。
技术介绍
中国专利局2006年3月29日公布了一件专利申请(CN1754081A)，公开了用于无接触式测量物体的方法，可以无接触测量一个物体的尺寸，该方法基于射线的遍历照射和图像的投影计算，耗时长不能快速判断物体尺寸且功耗大，不适合进行大批量物体尺寸的测算。本专利技术的目的就是提供一种快速无接触式、能进行大批量苹果尺寸测算的测量仪。
技术实现思路
本专利技术的有益效果是可以以无接触方式快速测得苹果的高度和直径，并根据测得的高度和直径对苹果进行分级。本专利技术中的快速无接触式苹果尺寸测量仪由控制处理模块、显示模块或计算机和数据采集模块等组成，控制处理模块分别与显示模块或计算机和数据采集模块相连，可以测得苹果的高度和直径，并将测定的结果在显示模块上显示或送给计算机处理。控制处理模块可以是单片机或处理器。进一步，所述数据采集模块由红外发射管阵列、红外接收管阵列、红外发射电路、红外接收电路和超声波收发模块等组成，红外发射管阵列与红外发射电路相连，红外接收管阵列与红外接收电路相连，红外发射电路、红外接收电路和超声波收发模块分别与控制处理模块相连。进一步，所述红外发射管阵列中的发射管不少于16个，相邻红外发射管之间的距离小于5mm，红外接收管阵列中的接收管不少于16个，相邻接收管之间的距离小于5mm。进一步，所述红外接收电路由比较器和编码器组成，比较器的输入端与红外接收管阵列相连，比较器的输出端与编码器的输入端相连，编码器的输出端与控制处理模块相连，控制处理模块根据接收到的信号，计算出苹果的高度。进一步，所述超声波收发模块有2个，控制处理模块控制超声波收发模块发射和接收超声波，根据接收到的信号计算苹果的直径，并通过误差模型和两个超声波收发模块之间互相校正等方式解决用超声波测量曲面物体时会出现的测量精度低的问题。误差模型可通过多次在一定距离上或者不同距离上的对比测量来建立。进一步，所述数据采集模块安装在一个长为300mm、宽为220mm、高为220mm、厚为10mm的长方体盒子中。长方体盒子可以为木质，顶部可以安装盖子。进一步，红外发射管阵列和红外接收管阵列分别布置于长方体盒子前后两面内侧的中心线上，其相互距离为200mm；两个超声波收发模块分别布置于长方体盒子左右两面的内侧，两模块相互距离为270mm，与底面距离为65mm；长方体盒子底部的中间装有半径为50mm、高为20mm的圆柱，用来放置苹果。附图说明图1是苹果尺寸测量仪的组成图。图2是苹果尺寸测量仪中的硬件框架图。图3是苹果尺寸测量仪测量高度和直径的示意图。图4、图5和图6均是是苹果尺寸测量仪的尺寸标注图。图7是16线-4线编码器内部电路图。图中，1是计算机，2是控制处理模块，3是显示模块，4是红外接收电路，5是红外发射电路，6是长方体盒子，7是红外接收管阵列，8是红外发射管阵列，9是圆柱，12和13是超声波收发模块，10是超声波收发模块上的超声波发生器，11是超声波收发模块上的超声波接收器，14是苹果，15是数据采集模块，16是比较器，17是编码器。16和17组成红外接收电路7。4、5、7、8、12和13组成数据采集模块15。h是苹果高度，ds是两个超声波收发模块12和13之间的距离，d是超声波发生器10和超声波接收器11之间的距离，dl是左侧超声波收发模块12到物体的距离，dr是右侧超声波收发模块13到物体的距离。具体实施方式下面结合附图1、2、3、4、5、6和7给出本专利技术的一个具体实施方案。数据采集模块15安装在一个长300mm、宽220mm、高220mm、厚10mm的长方体盒子6中。红外发射管阵列8和红外接收管阵列7布置于长方体盒子6前后两面内侧的中心线上，相互距离为200mm；两个超声波收发模块12和13分别布置于长方体盒子6左右两面的内侧，其相互距离为270mm，与底面距离为65mm；长方体盒子底部的中间装有半径为50mm、高为20mm的圆柱9，用于放置苹果14。控制处理模块2选用STC89C52P单片机，超声波收发模块12和13均选用HC-SR04超声波收发模块，控制处理模块2控制超声波收发模块发射和接收超声波，根据接收到的信号计算苹果14的直径da，并通过误差模型和两个超声波收发模块12和13之间的相互校正等方式解决用超声波测量曲面物体时会出现的测量精度低的问题。可通过在一定距离上多次使用超声波收发模块12和13分别测量平面物体和不同曲度的曲面物体和在不同距离上多次使用超声波收发模块12和13分别测量平面物体和相同曲度的曲面物体，建立起超声波收发模块12和13测量曲面物体在不同距离上或者在一定距离上测量不同曲度物体的误差模型。红外发射电路5与红外发射管阵列8相连，红外接收电路4由比较器16和编码器17组成，比较器16的输入端与红外接收管阵列7相连，比较器16的输出端与编码器17的输入端相连，编码器17的输出端与单片机2相连，单片机2根据接收到的信号，计算出苹果14的高度h。红外发射管阵列8中的发射管不少于16个，红外发射管阵列8中相邻红外发射管之间的距离小于5mm，红外接收管阵列7中的接收管不少于16个，红外接收管阵列7中相邻红外发射管之间的距离小于5mm，以保证所测苹果14高度误差在±5mm以内，本专利技术采用3mm直径的红外对管，红外发射管阵列采用32个红外发射管，红外接收管阵列采用32个红外接收管，保证高度测量范围为10mm-138mm，测量精度为±4mm以内。单片机2通过红外发射电路4控制红外发射管阵列8持续发射红外线照射红外接收管阵列7，当有苹果14阻挡红外线时，红外接收管内部电阻不会产生变化，其输出为高电位，无遮挡时红外接收管导通，其输出为低电位，将红外接收管阵列7所产生的信号通过红外接收电路4中的LM339N比较器16进行运算放大即可获得可用数字信号，比较器16的输出端与编码器17的输入端相连接。编码器17具体由两片74LS148串联而成，上位片的使能输出端连接下位片的使能输入端，输出端两两与与非门连接，与非门选择74LS00。编码器17的输出端与单片机2相连，单片机2通过引脚的电位变化获得编码信息，并按照16线-4线优先编码器17的规则进行相应解码，计算出苹果的高度。显示模块3可以选用数码管显示器或液晶显示屏，本专利技术使用6位共阴极数码管，安装在长方体盒子6的前面，获得的苹果14的直径da和高度h可通过数码管进行实时显示，还可通过RS-232串口将其传送给计算机1。计算机1通过多线程的方式实时监听串口，有数据传来则进行显示，并存储到数据库中，以便进一步处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速无接触式苹果尺寸测量仪，由控制处理模块(2)、显示模块(3)或计算机(1)和数据采集模块(15)等组成，其特征在于控制处理模块(2)分别与显示模块(3)或计算机(1)和数据采集模块(15)相连，可以测得苹果(14)的高度和直径，并将测定的结果在显示模块(3)上显示或送给计算机(1)处理。

【技术特征摘要】
1.一种快速无接触式苹果尺寸测量仪，由控制处理模块(2)、显示模块(3)或计算机(1)和数据采集模块(15)等组成，其特征在于控制处理模块(2)分别与显示模块(3)或计算机(1)和数据采集模块(15)相连，可以测得苹果(14)的高度和直径，并将测定的结果在显示模块(3)上显示或送给计算机(1)处理。2.如权利要求1所说的快速无接触式苹果尺寸测量仪，其特征在于数据采集模块(15)由红外发射管阵列(8)、红外接收管阵列(7)、红外发射电路(5)、红外接收电路(4)和超声波收发模块(12)(13)组成，红外发射管阵列(8)与红外发射电路(5)相连，红外接收管阵列(7)与红外接收电路(4)相连，红外发射电路(5)、红外接收电路(4)和超声波收发模块(12)(13)分别与控制处理模块(2)相连。3.如权利要求2所说的快速无接触式苹果尺寸测量仪，其特征在于红外发射管阵列(8)中的发射管不少于16个，相邻红外发射管之间的距离小于5mm，红外接收管阵列(7)中的接收管不少于16个，相邻接收管之间的距离小于5mm。4.如权利要求2或3所说的快速无接触式苹果尺寸测量仪，其特征在于红外接收电路(4)由比较器(16)和编码器(17)组成，比较器(16)的输入端与红外接收管阵列(7)相连，比较器(16)的输出端与编码器...

【专利技术属性】
技术研发人员：来智勇，尹国梁，杨国欣，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61