一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置和方法制造方法及图纸

一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置和方法，属于计量技术领域。所述圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置，包括距离传感器组和信号采集器；信号采集器包括信号调理电路、核心控制电路和通信电路，核心控制电路通过圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型，对圆柱形称重传感器的倾角进行计算；还包括用于建立圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型的采样装置；并且提出一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测方法。本发明专利技术的圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置具有占用空间小的特点，实现了对具有圆柱形外观的称重传感器的倾角进行实时、非接触检测，可用于对倾角超限的称量动作提出预警。提出预警。提出预警。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及计量
，特别涉及一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置和方法。

技术介绍

[0002]汽车衡是一种广泛应用于冶金、矿山、发电、交通等行业的称量装置，汽车衡提供的重量信息是交易的重要依据。称重传感器是汽车衡的核心部件之一，一般汽车衡都配备多个称重传感器，称重传感器是否正常工作决定了汽车衡输出的准确性。汽车衡正常工作时一般要求称重传感器垂直于水平面，若倾斜角度超过一定范围则将产生较大的称重误差。称重传感器在汽车衡上的安装位置一般都在汽车衡秤台的下方，受秤台遮挡，称重传感器不易被观察和检测，同时受车辆上、下秤时的冲击影响，又很容易发生称重传感器倾斜导致称量不准的情况，影响正常的生产作业，因此对称重传感器倾斜角度的实时自动化检测就显得尤为重要。
[0003]目前还没有针对汽车衡称重传感器倾斜角度检测的装置和方法，在实际生产过程中，一般是通过对该类衡器进行定时校秤的方法发现衡器称量偏差，待报告衡器出现较大称重误差后再通过人工方法进行检修，以确定是否是由于称重传感器倾斜过大问题导致的故障。但这种方式必然导致故障发现滞后、部分产品需重新称量、对错误称量导致的经济损失不易追回的问题，因此有必要研究用于实时检测称重传感器倾斜角度的装置和方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置和方法，解决安装在汽车衡秤台下方狭小空间内，且具有金属外壳和圆柱形外观的称重传感器的倾斜角度的实时检测问题，以便对倾角过大的称量动作给出预警，及时发现汽车衡的故障。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置，包括距离传感器组和信号采集器；
[0007]所述距离传感器组包括沿被测圆柱形称重传感器周向均匀布置的第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器和第四距离传感器，四个距离传感器完全相同，四个距离传感器的感应面的中心点在同一个水平面上，每个所述感应面到垂直状态下的圆柱形称重传感器的外壳的距离均相等，并且圆柱形称重传感器的外壳在每个距离传感器的感应范围内；
[0008]所述信号采集器包括信号调理电路、核心控制电路和通信电路，所述距离传感器组的四个距离传感器采集其到圆柱形称重传感器的外壳的距离信号，并将采集到的四路距离信号输入信号采集器的信号调理电路，所述信号调理电路将四路以模拟信号表达的距离信号量进行信号调理后，输入核心控制电路进行模拟/数字转换，核心控制电路通过圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型，对圆柱形称重传感器的倾
角进行计算；核心控制电路通过通信电路将计算得到倾角数据输出。
[0009]进一步的，所述圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型基于采样装置建立，所述采样装置包括相机、线结构光激光器A、线结构光激光器B、万向节、万向节连接板、计算机、所述距离传感器组、所述信号采集器和结果接收设备；
[0010]所述圆柱形称重传感器通过万向节连接板连接在万向节上；万向节安装在工作台上；所述距离传感器组包括沿被测圆柱形称重传感器周向均匀布置的第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器和第四距离传感器，四个距离传感器完全相同，距离传感器组中每个距离传感器的感应面的中心点在同一个水平面上，每个感应面到垂直状态下的圆柱形称重传感器的外壳的距离相等，并且圆柱形称重传感器的外壳在每个距离传感器的感应范围内，四个距离传感器和圆柱形称重传感器的相对位置与它们在所述圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置中的相对位置相同；线结构光激光器A、线结构光激光器B和相机均通过支架固定在工作台上，所述线结构光激光器A安装在线结构光激光器B的上方，线结构光激光器A投射出水平的光平面A，线结构光激光器B投射出水平的光平面B，相机与计算机电连接；
[0011]所述信号采集器包括信号调理电路、核心控制电路和通信电路，所述距离传感器组的每个距离传感器采集其到圆柱形称重传感器的外壳的距离信号，并将采集到的四路距离信号输入信号采集器的信号调理电路，所述信号调理电路将四路以模拟信号表达的距离信号量进行信号调理后，输入核心控制电路进行模拟/数字转换，核心控制电路通过通信电路将转换后的四路距离信号量输出到结果接收设备。
[0012]进一步的，所述光平面A和光平面B之间的垂直距离大于20mm。
[0013]进一步的，基于所述采样装置建立圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型的具体过程，包括如下步骤：
[0014]步骤1：对相机、线结构光激光器A和线结构光激光器B进行标定；
[0015]步骤1.1：拆下圆柱形称重传感器，保留万向节连接板，通过调整万向节角度将万向节连接板调成水平；关闭线结构光激光器A和线结构光激光器B；
[0016]步骤1.2：通过标定板对相机进行标定，标定板为平面棋盘格标定板，以标定板上的棋盘格角点作为特征点；标定板上棋盘格角点的走向与标定板的边缘平行；计算机控制相机拍摄标定板在3个以上不同位置和角度的平面空间姿态的图像，要求拍摄最后一个位置的图像时标定板垂直摆放在万向节连接板上，标定板特征点所在面朝向相机，通过最后一个位置标定平面上的特征点定义世界坐标系；利用所拍摄的标定板图像，应用张氏标定方法进行标定，得到相机的内参数、相机坐标系与世界坐标系间的变换关系及镜头畸变参数；
[0017]步骤1.3：启动线结构光激光器A，对线结构光激光器A标定，得到光平面A的平面方程；
[0018]步骤1.4：关闭线结构光激光器A，启动线结构光激光器B，对线结构光激光器B标定，得到光平面B的平面方程；
[0019]步骤1.5：计算光平面A和光平面B间的距离；
[0020]步骤2：获取圆柱形称重传感器倾角与距离传感器输出信号量对应关系样本；
[0021]步骤2.1：将圆柱形称重传感器安装到万向节连接板上；
[0022]步骤2.2：通过万向节调整圆柱形称重传感器，使其按照一定方向的倾角摆放，开启线结构光激光器A，关闭线结构光激光器B，线结构光激光器A在圆柱形称重传感器外壳上投射出椭圆弧光条A；计算机控制相机拍摄此时椭圆弧光条A的图像；对拍摄的椭圆弧光条A的图像进行畸变校正；对校正后的图像进行二值化和中值滤波处理；提取滤波后二值图中的所有光斑点的图像坐标，通过计算每个光斑点在标定平面上的透视投影点世界坐标，获取光斑点在光平面A上的二维坐标；以所有的光斑点在光平面A上的坐标为样本点，进行椭圆拟合，得出椭圆方程，计算拟合椭圆弧光条A所在的椭圆的中心点坐标；
[0023]步骤2.3：关闭线结构光激光器A，开启线结构光激光器B，线结构光激光器B在圆柱形称重传感器外壳上投射出椭圆弧光条B；计算机控制相机拍摄此时椭圆弧光条B的图像；对椭圆弧光条B的图像进行畸变校正；对校正后的图像进行二值化和中值滤波处理；提取滤波后二值图中的所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置，其特征在于，包括距离传感器组和信号采集器；所述距离传感器组包括沿被测圆柱形称重传感器周向均匀布置的第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器和第四距离传感器，四个距离传感器的感应面的中心点在同一个水平面上，每个所述感应面到垂直状态下的圆柱形称重传感器的外壳的距离均相等，并且圆柱形称重传感器的外壳在每个距离传感器的感应范围内；所述信号采集器包括信号调理电路、核心控制电路和通信电路，所述距离传感器组的四个距离传感器采集其到圆柱形称重传感器的外壳的距离信号，并将采集到的四路距离信号输入信号采集器的信号调理电路，所述信号调理电路将四路以模拟信号表达的距离信号量进行信号调理后，输入核心控制电路进行模拟/数字转换，核心控制电路通过圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型，对圆柱形称重传感器的倾角进行计算，核心控制电路通过通信电路将计算得到倾角数据输出。2.根据权利要求1所述的圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置，其特征在于，所述圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型基于采样装置建立，所述采样装置包括相机、线结构光激光器A、线结构光激光器B、万向节、万向节连接板、计算机、所述距离传感器组、所述信号采集器和结果接收设备；所述圆柱形称重传感器通过万向节连接板连接在万向节上；万向节安装在工作台上；所述距离传感器组包括沿被测圆柱形称重传感器周向均匀布置的第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器和第四距离传感器，距离传感器组中每个距离传感器的感应面的中心点在同一个水平面上，每个感应面到垂直状态下的圆柱形称重传感器的外壳的距离相等，并且圆柱形称重传感器的外壳在每个距离传感器的感应范围内，四个距离传感器和圆柱形称重传感器的相对位置与它们在所述圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置中的相对位置相同；线结构光激光器A、线结构光激光器B和相机均通过支架固定在工作台上，所述线结构光激光器A安装在线结构光激光器B的上方，线结构光激光器A投射出水平的光平面A，线结构光激光器B投射出水平的光平面B，相机与计算机电连接；所述信号采集器包括信号调理电路、核心控制电路和通信电路，所述距离传感器组的每个距离传感器采集其到圆柱形称重传感器的外壳的距离信号，并将采集到的四路距离信号输入信号采集器的信号调理电路，所述信号调理电路将四路以模拟信号表达的距离信号量进行信号调理后，输入核心控制电路进行模拟/数字转换，核心控制电路通过通信电路将转换后的四路距离信号量输出到结果接收设备。3.根据权利要求2所述的圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置，其特征在于，所述光平面A和光平面B之间的垂直距离大于20mm。4.根据权利要求2所述的圆柱形称重传感器倾斜角度检测装置，其特征在于，基于所述采样装置建立圆柱形称重传感器的倾角与距离传感器输出信号量间的函数关系模型的具体过程，包括如下步骤：步骤1：对相机、线结构光激光器A和线结构光激光器B进行标定；步骤1.1：拆下圆柱形称重传感器，保留万向节连接板，通过调整万向节角度将万向节连接板调成水平；关闭线结构光激光器A和线结构光激光器B；步骤1.2：通过标定板对相机进行标定，标定板为平面棋盘格标定板，以标定板上的棋
盘格角点为特征点，标定板上棋盘格角点的走向与标定板的边缘平行；计算机控制相机拍摄标定板在3个以上不同位置和角度的平面空间姿态的图像，要求最后一个位置的图像为标定板垂直摆放在万向节连接板上，标定板特征点所在面朝向相机，通过最后一个位置标定平面上的特征点定义世界坐标系；利用所拍摄的标定板图像，应用张氏标定方法进行标定，得到相机的内参数、相机坐标系与世界坐标系间的变换关系及镜头畸变参数；步骤1.3：启动线结构光激光器A，对线结构光激光器A标定，得到光平面A的平面方程；步骤1.4：关闭线结构光激光器A，启动线结构光激光器B，对线结构光激光器B标定，得到光平面B的平面方程；步骤1.5：计算光平面A和光平面B间的距离；步骤2：获取圆柱形称重传感器倾角与距离传感器输出信号量对应关系样本；步骤2....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昶，黄佳慧，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：