线阵光电传感器层析扫描三维测量方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种线阵光电传感器层析扫描三维测量方法和装置，用一线结构光或一编码的面结构光与光电传感器光轴成一定夹角投射到被测物体表面上，利用一个或一组线阵光电传感器快速扫描、采集被测物体表面的三维信息；当被测物体通过图像光电传感器件光轴和光源组成的交线时，光学镜头对被测物成像，经图像光电传感器转化为电信号，形成数字图象存放于系统内存，再由计算机或数字处理系统对数字图象进行处理，通过模视识别、轮廓计算和比较采用相移技术进行调制和解调，即可得到被测物体的三维形貌。本发明专利技术可以精确地通过层析测得物体的表面形状，也可以检测生产线上产品的残损状态。可用于生产药品、食品包装机以及其他工业生产线上的质量控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一、所属领域本专利技术属于光学检测及机器人视觉领域，涉及一种光学检测方法及系统，尤其涉及一种用于物体三维形貌测量、以及物体位置检测的非接触式光学检测方法及检测装置。现有的物体三维形貌测量以及物体位置检测方法有许多种，如利用面阵CCD的三角测量法，电感、电磁测厚传感器等，利用面阵CCD的三角测量法在需要快速测量时，不能实现实时检测，而各种传感器则只能对产品某些区域进行检测，同时不可能较远距离进行测量。而目前医药、食品等生产行业解决这个问题的主要方法是用人工检测，或配有自动光电式检测装置，但目前不论人工或现有的光电式检测设备，都存在着明显的弊端，人工检测受到人为因素的影响，不能实现快速准确的检测要求，而目前的光电式测量其精度较低，只能检测出产品的部分缺陷，远远杜绝不了客户在这方面的投诉，这个问题已成为困扰药品、食品等生产厂家的一个难以解决的问题。本专利技术的目的在于，提供一种线阵光电传感器层析扫描三维测量方法及其装置，能够全自动地在线检测出被测物体的三维形貌；也可以用于判断物体是否缺损的要求，如药品漏装、缺损、胶囊不完整和半粒胶囊以及食品破损、份量不足等包装缺陷。实现上述目的的技术解决方案是，线阵光电传感器层析扫描三维测量方法，其特征在于，至少包括以下步骤1)用一线结构光或一编码的面结构光与光电传感器光轴成一定夹角投射到被测物体表面上，利用一个或一组线阵光电传感器快速扫描、采集被测物体表面的三维信息；2)被测物体通过图像光电传感器光轴和光源光轴组成的交线时，由光学镜头对被测物成像后由图像光电传感器转化为电信号后通过图像采集卡进行A/D转换(目前也有不需A/D转换卡的数字图像光电传感器)，形成数字图象存放于系统内存中，再由计算机或数字处理系统对该数字图象进行处理，通过模视识别、轮廓计算和比较或者采用相移技术进行调制和解调，即可得到被测物体的三维形貌。上述方法的装置的解决方案如下一种光学图像检测装置，包括一采样部分，一数据处理部分，其特征在于所述采样部分包括一用于放置被检测物的平板；一用于为被检测物提供照明的光源；一用于将被测物成像在图像光电传感器上的光学成像镜头；以及用于将光学成像镜头所成的被检测物体的像转换成电信号的图像光电传感器，如CCD(电荷耦合器件)及CMOS光电转换器等。所述数据处理与控制部分包括图像采集系统；数据处理及控制单元；和图像显示部分。光源处于被测物体上方，被检测物位于平板之上，图像光电传感器位于被检测物之上，图像光电传感器的光轴与光源的光轴成一大于零的夹角，光学成像镜头通过机械连接方式安装在图像光电传感器下面，并位于被检测物的上方；在图像光电传感器上连接有图像采集系统，图像采集系统和数据处理及控制单元连接，数据处理及控制单元与图像显示部分相连通。本专利技术的其他一些特点是所述光源是用于产生线结构光或面结构光，其作用是使被检测物能够清晰成象在图像光电传感器上，可以是各种可见光或不可见光，可以是激光光源或普通光源。所述图像光电传感器可以是CCD摄像机、CMOS摄像机以及各种光电式成像器件，从成像的维数上，是线阵的，从成像的色彩上，可以是彩色的或是黑白的。所述图像光电传感器的个数可采用一个，也可以采用二个或多个同时使用，图像光电传感器上每个都配有一个光学成像镜头。图像光电传感器中都有一个光电转换阵列，当使用多个图像光电传感器时，也可把多个光电转换阵列同时集成在一个图像光电传感器中，并且使用一个光学成像镜头。所述图像显示部分是CRT显示器或液晶显示器或等离子体显示器或各种显示成像的器件，所述数据处理及控制单元是PC机或工控机或嵌入式计算机以及各种可用于数据计算和控制的系统，所述图像采集系统包括各式图像采集卡，所述平板9在生产线上是一移动传送板。本专利技术的检测装置，可以精确地通过层析测得物体的表面形状，也可以检测生产线上产品的残损状态。可用于生产药品、食品包装机以及其他工业生产线上的质量控制。线阵光电传感器层析扫描三维测量方法的装置，包括，一采样部分，一数据处理与控制部分，其特征在于所述采样部分包括一用于放置被检测物8的平板9(该平板在生产线上是一移动传送板)；一用于为被检测物8提供照明的光源4；一用于将被测物成像在图像光电传感器上的光学成像镜头3；以及用于将光学成像镜头所成的被检测物体的像转换成电信号的图像光电传感器1；所述数据处理与控制部分包括图像采集系统5；数据处理及控制单元6；和图像显示部分7；光源4处于被测物体8上方，被检测物8位于平板9之上，图像光电传感器1位于被检测物8之上，图像光电传感器1的光轴与光源4的光轴成一大于零的夹角，光学成像镜头3通过机械连接方式安装在图像光电传感器1下面，并位于被检测物8的上方；在图像光电传感器1上连接有图像采集系统5，图像采集系统5和数据处理及控制单元6连接，数据处理及控制单元6与图像显示部分7相连通。显示部分包括CRT显示器、液晶显示器、等离子体显示器等各种显示成像的器件。数据处理及控制单元可以是PC机、工控机、嵌入式计算机以及其他可用于数据计算和控制的系统。图像采集系统包括各式图像采集卡。图像光电传感器可以是CCD摄像机、CMOS摄像机以及其他光电式传感器，从成像的维数上，可以是面阵的也可以是线阵的，从成像的色彩上，可以是彩色的或是黑白的。光学成像镜头可以是各种类型的镜头。光源可以是可见光或不可见光，可以是面阵光源、线阵光源、点光源或环形光源。罩壳包括各种材料的罩壳。参见附图说明图1～2，图1为一个图像光电传感器和一个光源发生器时的示意图；图2为多个图像光电传感器和一个光源发生器(可同时产生出多个线结构光或可产生面阵结构光)时的示意图；下面对本专利技术工作原理作一描述当被测物体通过图像光电传感器光轴和光源组成的交线时，由光学镜头对被测物成像后由图像光电传感器转化为电信号后通过图像采集卡进行A/D转换，形成数字图象存放于系统内存中，再由计算机或数字处理系统对该数字图象进行处理，通过模视识别、轮廓计算和比较，得到处理结果。本专利技术具有以下功能和优点1.可在生产流水线上实时获得被测物体表面形状。2.由于采用线阵CCD及线光源实现层析检测，因此可以利用该方法实现三维物体层析扫描测量获得其表面轮廓，具有测量速度快、精度高等特点。权利要求1.一种线阵光电传感器层析扫描三维测量方法，其特征在于，至少包括以下步骤1)用一线结构光或一编码的面结构光与光电传感器光轴成一定夹角投射到被测物体表面上，利用一个或一组线阵光电传感器快速扫描、采集被测物体表面的三维信息；2)被测物体通过图像光电传感器光轴和光源组成的交线时，由光学镜头对被测物成像后，经图像光电传感器转化为电信号，通过图像采集卡进行A/D转换/或不需A/D转换卡的数字图像光电传感器，形成数字图象存放于系统内存中，再由计算机或数字处理系统对该数字图象进行处理，通过模视识别、轮廓计算和比较采用相移技术进行调制和解调，得到即可得到被测物体的三维形貌。2.一种实现权利要求1所述的线阵光电传感器层析扫描三维测量方法的装置，包括，一采样部分，一数据处理与控制部分，其特征在于所述采样部分包括一用于放置被检测物8的平板9(该平板在生产线上是一移动传送板)；一用于为被检测物8提供照明的光源4；一用于将被测物成像在图像光电传感器上的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线阵光电传感器层析扫描三维测量方法，其特征在于，至少包括以下步骤：１）用一线结构光或一编码的面结构光与光电传感器光轴成一定夹角投射到被测物体表面上，利用一个或一组线阵光电传感器快速扫描、采集被测物体表面的三维信息；２）被测物体通 过图像光电传感器光轴和光源组成的交线时，由光学镜头对被测物成像后，经图像光电传感器转化为电信号，通过图像采集卡进行Ａ／Ｄ转换／或不需Ａ／Ｄ转换卡的数字图像光电传感器，形成数字图象存放于系统内存中，再由计算机或数字处理系统对该数字图象进行处理，通过模视识别、轮廓计算和比较采用相移技术进行调制和解调，得到即可得到被测物体的三维形貌。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏，孙辉，蒋克俭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]