非接触式光学计米方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电子、计算机技术领域，具体涉及一种非接触式光学计米方法及装置，其中非接触式光学计米方法，包括：照射被测物体表面，通过显微成像方式连续获取被测物体表面的图像细节；计算相邻两张图像之间的位移；根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度；以及获取被测物体实时速度，与被测物体无接触，不受压力、摩擦力影响，测量精度高；无须对光滑程度不同的被测物体反复校准，使用简单；没有机械损耗，寿命长；可以长期保持高精度。

【技术实现步骤摘要】
非接触式光学计米方法及装置
本专利技术属于电子、计算机
，具体涉及一种非接触式光学计米方法及装置。
技术介绍
我国是纺织品出口大国，但是纺织品长度计量却是一个很麻烦且容易出错的事情。这是由于纺织品种类繁多，有的表面光滑有的不光滑，有的厚有的薄，生产速度快慢不同。传统的压轮式计米由于打滑问题、计米轮磨损问题导致实际生产中很难得到一匹布的准确米数信息。实际生产时为了克服上述问题需要对计米器反复校准，但是仍然无法做到十分准确，该问题导致工厂每年都损失很多成本，甚至因为缺斤短两而对出口信誉产生不良影响。传统计米方式通过橡胶或塑料轮压在布匹表面，压轮主轴通过齿轮传动带动内部机械齿轮推动数字表盘显示被测物长度。先进一些的使用计米轮带动旋转编码器产生脉冲信号，再通过电子电路测量脉冲个数，通过一个比例换算得到米数信息。传统计量方法存在以下问题：压轮压在布面上压力不同的情况下，计长结果存在1-2％偏差；压轮表面容易沾灰尘和杂质，使计米不准确；使用一段时间后，压轮不断磨损直径变小，计量误差增大；计米器与布匹接触，存在使用损耗；计米器寿命比较短；通过图像计算得到被测物体位移和速度已经在某些场合得到应用，例如公路上抓拍车辆速度，判断其是否超速，铁路上通过拍摄枕木图像计算列车速度。但上述已知方法都是拍摄宏观被测物体，而布面经纱纬纱有规则出现，两帧图像之间没有差异，因此用已知的方法无法计算布面和纸张运行速度和位移。通过图像计算布面准确位移目前只有光电鼠标的算法可以实现。其采用超高速小分辨率CMOS，每秒3000-6000次扫描鼠标垫表面，将获得的表面纹理细节送到专用DSP芯片，逐帧比较两帧的相对移动方向和距离，然后统计得到鼠标瞬时移动距离和方向。该方法采用互相关性图像配准原理，其特点是可以得到准确的位移信息和方向信息，但是缺陷也很明显，主要缺点是计算量大，因为需要计算两幅图像的卷积，即使用快速傅里叶变换方法，如果用普通工业相机实现，结合因特尔高端酷睿i7处理器配合指令集加速和并行计算，两帧图像计算也要10ms左右；另外图像配准方法要求两幅图像重叠范围比较大，一般要达到50％的重叠，否则配准算法会失败。重叠范围大则限制了移动速度不能太快。综合这两个限制因素，如果使用光电鼠标算法，配合工业相机和高端CPU，只能实现最快每分钟18米的测量速度，这个速度在实际生产环境中是无法接受的。一般生产环境要实现100-200米每分钟。原理上还有一种可能，就是采用跟光电鼠标同样的小分辨率CMOS结合超高速扫描来实现，但是一般工业相机最高只能提供800帧的扫描速度，如果需要达到每分钟100-200米测量性能，则需要10000帧以上的扫描帧率，能实现这种速度的相机只有进口超高帧率相机可以实现，但是动辄十几万元的售价无法在工厂批量普及。因此，基于上述技术问题需要设计一种新的非接触式光学计米方法及装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非接触式光学计米方法及装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种非接触式光学计米方法，包括：照射被测物体表面，并通过显微成像方法连续获取被测物体表面的图像；计算相邻两张图像之间的位移；根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度；以及获取被测物体实时速度。进一步，所述照射被测物体表面，并通过显微成像方法连续获取被测物体表面的图像的方法包括：通过光源照射被测物体表面，并设置成像装置的相应参数，使成像装置达到预设的光学分辨率，以获取被测物体表面的特征点，以及连续获取被测物体表面的图像。进一步，所述计算相邻两张图像之间的位移的方法包括：设置观察窗口，该观察窗口中的第一张被测物体表面的图像中心点坐标为(X0，Y0)；将观察窗口的图像与相邻第二张图像进行比较，根据层数为2的金字塔模板匹配方法计算观察窗口图像在第二张图像中的位置(X1，Y1)；第二张图相对第一张图的水平方向位移为X1-X0，竖直方向位移为Y1-Y0；将第二张图像加载到观察窗口，以计算与下一张图像之间的位移。进一步，所述根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度的方法包括：相邻两张图像位移为Pox、Poy，Pox为水平方向位移，Poy为垂直方向位移；根据勾股定理通过相邻每两张图像位移获取斜边长度Si：累加所有Si得到被测物位移总长，即被测物长度Lp；根据标定系数Af将被测物长度Lp转换为预设单位，即被测物体在标准单位下的长度。进一步，所述标定系数Af的获取方法包括：根据成像装置的视野长度值L，视野像素数P获取标定系数Af：进一步，所述获取被测物体实时速度的方法包括：记录当前时刻被测物体长度L0；记录下一时刻被测物体长度L1；则被测物体实时速度为：V＝L1-L0。另一方面，本专利技术还提供一种非接触式光学计米装置，包括：处理器模块，以及与该处理器模块电性连接的光源、成像机构和显示模块；所述光源适于照射被测物体表面；所述成像机构与被测物体表面垂直，以连续获取被测物体表面的图像；所述处理器模块适于根据被测物体表面的图像获取被测物体的长度和被测物体的实时速度；所述处理器模块适于控制所述显示模块显示被测物体的长度和被测物体的实时速度。进一步，所述控制模块适于采用上述的非接触式光学计米方法以获取被测物体的长度和被测物体的实时速度。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过照射被测物体表面，并连续获取被测物体表面的图像；计算相邻两张图像之间的位移；根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度；以及获取被测物体实时速度，实现了高精度计量被测物体在标准单位下的长度和被测物体的实时速度，从而大大降低了企业生产、管理成本，提升经济效益。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所涉及的非接触式光学计米方法的流程图；图2是本专利技术所设计的非接触式光学计米装置的原理框图；图3是本专利技术所涉及的非接触式光学计米装置的的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式光学计米方法，其特征在于，包括：/n照射被测物体表面，并通过显微成像方法连续获取被测物体表面的图像；/n计算相邻两张图像之间的位移；/n根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度；以及/n获取被测物体实时速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种非接触式光学计米方法，其特征在于，包括：
照射被测物体表面，并通过显微成像方法连续获取被测物体表面的图像；
计算相邻两张图像之间的位移；
根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度；以及
获取被测物体实时速度。


2.如权利要求1所述的非接触式光学计米方法，其特征在于，
所述照射被测物体表面，并通过显微成像方法连续获取被测物体表面的图像的方法包括：
通过光源照射被测物体表面，并设置成像装置的相应参数，使成像装置达到预设的光学分辨率，以获取被测物体表面的特征点，以及连续获取被测物体表面的图像。


3.如权利要求2所述的非接触式光学计米方法，其特征在于，
所述计算相邻两张图像之间的位移的方法包括：
设置观察窗口，该观察窗口中第一张被测物体表面的图像中心点坐标为(X0，Y0)；
将观察窗口的图像与相邻第二张图像进行比较，根据层数为2的金字塔模板匹配方法计算观察窗口图像在第二张图像中的位置(X1，Y1)；
第二张图相对第一张图的水平方向位移为X1-X0，竖直方向位移为Y1-Y0；
将第二张图像加载到观察窗口，以计算与下一张图像之间的位移。


4.如权利要求3所述的非接触式光学计米方法，其特征在于，
所述根据相邻两张图像之间的位移，获取被测物体在标准单位下的长度的方法包括：
相邻两张图像位移为Pox、Poy，Pox为水平方向位移，Poy为垂直方向位...

【专利技术属性】
技术研发人员：马浩洋，许根发，范凯航，
申请(专利权)人：常州工图视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32