具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置制造方法及图纸

本申请提供了一种具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置，包括机械运动模块、第一测量模块、第二测量模块和主控模块。本申请能在对容器内物料表面上多个测量点的距离扫描过程中，同步获取测量点处的热数据和/或气体分布数据，并且通过对第一测量模块获取的距离数据以及第二测量模块获取的热数据和/或气体分布数据进行数据融合，解析生成包含温度分布信息的物料表层三维曲面和/或包含气体分布信息的物料表层三维曲面，使得三维扫描装置能够检测待测容器内温度和/或气体分布情况。另外，本申请还将第一测量模块和第二测量模块集成在三维扫描装置中，减少了容器的开孔数量，利于节省三维扫描装置的硬件及安装成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置


[0001]本专利技术实施例涉及工业测量
，尤其涉及一种具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置。

技术介绍

[0002]三维扫描装置兼具非接触式测量、形象逼真的三维成像、24小时自动不间断检测等诸多优势，因而在工业制造等领域内诸如介质料面扫描监测、物料进销存统计等过程中得到了广泛的推广与应用。
[0003]目前，在某些工业应用下，尤其随着时间的累计，待测容器中介质会产生热量或者有毒、有害、易燃、易爆气体。为了保证工业生产生活的有序进行和人员生命财产安全，在某些应用下，工厂需要检测待测容器内的气体产生和/或温度等情况。
[0004]然而，受测量原理的限制，现有的三维扫描装置大多仅能获取待测容器中介质的三维形态、物位、质量或体积等参数，而无法对待测容器内气体和温度的分布情况进行检测。若现场单独安装不同测量原理的气体检测装置和/或温度检测装置，则势必会造成待测容器上开孔数量的增加，进而产生安装成本及硬件成本增加等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置，以在对容器内物料执行三维扫描的过程中，检测物料表层的温度和/或气体分布情况，并可减少开孔数量，节省安装及硬件成本。
[0006]本专利技术实施例提供了一种具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置，包括：机械运动模块，用于执行至少一个维度上的机械运动；第一测量模块，固定在所述机械运动模块的第一安装位置，用于在每个检测周期内跟随所述机械运动模块执行同步随动的机械运动过程中形成多个第一测量角度，并从至少一个所述第一测量角度发射测量信号和接收回波信号，以获取容器内物料表面上多个测量点处的距离数据；第二测量模块，装设在第二安装位置上，用于发射热检测信号和接收热返回信号，以获取所述物料表面上至少一个所述测量点处的热数据；和/或，装设在所述机械运动模块的第三安装位置上，用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中形成多个第三测量角度，并从至少一个所述第三测量角度发射初始光谱信号和接收光谱削弱信号，以获取所述容器内所述物料表面上多个所述测量点处的气体分布数据；主控模块，至少与所述第一测量模块和所述第二测量模块连接，至少用于根据所述三维扫描装置在所述容器上的安装位置以及所述第一测量模块的所述第一安装位置建立统一三维坐标系；以及，获取并根据所述第一测量角度、所述距离数据、所述第二安装位
置和所述热数据，解析转换生成所述统一三维坐标系下包含温度分布信息的物料表层三维曲面，和/或，获取并根据所述第一测量角度、所述距离数据、所述第三安装位置和所述气体分布数据，解析转换生成所述统一三维坐标系下包含气体分布信息的物料表层三维曲面；其中，所述热数据包括热图像数据和/或温度数据；所述气体分布数据至少包括气体组分、气体浓度或气体压强。
[0007]可选地，还包括壳体和罩体；所述壳体与所述罩体固定连接，并形成密闭空间；所述第一测量模块、所述第二测量模块和所述机械运动模块均设置在所述密闭空间内；所述罩体的密封等级至少为IP68，所述罩体被配置为被所述热检测信号及所述热返回信号和/或所述初始光谱信号及所述光谱削弱信号、所述测量信号和所述回波信号穿透。
[0008]可选地，所述第二测量模块包括气体分布数据获取单元和/或基于点测量原理的第一热数据获取单元；所述气体分布数据获取单元，装设在所述机械运动模块的所述第三安装位置上，用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中，从至少一个所述第三测量角度发射所述初始光谱信号，并接收所述初始光谱信号被至少一个所述测量点处的所述物料反射且经待测气体削弱后所形成的所述光谱削弱信号，以获取所述容器内所述物料表面上多个所述测量点处的所述气体分布数据；所述第一热数据获取单元的数量至少是1个；所述第二安装位置设置在所述机械运动模块上；所述第一热数据获取单元用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中形成多个第二测量角度，并从至少一个所述第二测量角度获取所述物料表面上至少一个所述测量点处的所述温度数据；其中，所述第二安装位置、所述第三安装位置相对于所述第一安装位置固定且已知，所述第一测量角度与所述第二测量角度、所述第三测量角度存在一一对应关系。
[0009]可选地，所述主控模块具体用于根据所述三维扫描装置在所述容器的所述安装位置以及所述第一测量模块的所述第一安装位置建立所述统一三维坐标系；以及，获取每个所述第一测量角度及其对应的所述距离数据，根据每一所述第一测量角度及其对应的所述距离数据计算转换出所述统一三维坐标系下与每一所述第一测量角度相对应的所述测量点的空间坐标值；以及，基于全部所述测量点的空间坐标值生成所述物料表层三维曲面；以及，根据每个所述第二测量角度所对应的所述温度数据计算转换出所述统一三维坐标系下与每一所述第二测量角度相对应的所述测量点的所述温度分布信息，并将所述统一三维坐标系下的所述温度分布信息整合到所述统一三维坐标系下的所述物料表层三维曲面中，生成所述统一三维坐标系下包含所述温度分布信息的所述物料表层三维曲面，和/或，根据每个所述第三测量角度所对应的所述气体分布数据计算转换出所述统一三维坐标系下与每一所述第三测量角度相对应的所述测量点的所述气体分布信息，并将所述统一三维坐标系下的所述气体分布信息整合到所述统一三维坐标系下的所述物料表层三维曲面中，生成所述统一三维坐标系下包含所述气体分布信息的所述物料表层三维
曲面；其中，所述物料表层三维曲面上相邻两个所述测量点之间连接线上涉及的点的空间坐标值通过相邻两个所述测量点的空间坐标值插值获得；相邻两个所述测量点之间连接线上涉及的点的所述温度数据通过相邻两个所述测量点的所述温度数据插值获得；相邻两个所述测量点之间连接线上涉及的点的所述气体分布数据通过相邻两个所述测量点的所述气体分布数据插值获得。
[0010]可选地，所述第二测量模块包括气体分布数据获取单元和/或基于面测量原理的第二热数据获取单元；所述气体分布数据获取单元，装设在所述机械运动模块的所述第三安装位置上，用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中，从至少一个所述第三测量角度发射所述初始光谱信号，并接收所述初始光谱信号被至少一个所述测量点处的所述物料反射且经待测气体削弱后所形成的所述光谱削弱信号，以获取所述容器内所述物料表面上多个所述测量点处的所述气体分布数据；所述第二热数据获取单元的数量至少为1个；所述第二热数据获取单元，设置在所述三维扫描装置的所述第二安装位置，用于获取所述物料表面上预设范围内的所述热图像数据；所述预设范围内的所述热图像数据中包含多个像素点的所述温度数据；其中，所述第二安装位置、所述第三安装位置相对于所述第一安装位置固定且已知，所述第一测量角度与所述第三测量角度存在一一对应关系。
[0011]可选地，所述主控模块具体用于根据所述三维扫描装置在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有物表温度和/或气体分布测量功能的三维扫描装置，其特征在于，包括：机械运动模块，用于执行至少一个维度上的机械运动；第一测量模块，固定在所述机械运动模块的第一安装位置，用于在每个检测周期内跟随所述机械运动模块执行同步随动的机械运动过程中形成多个第一测量角度，并从至少一个所述第一测量角度发射测量信号和接收回波信号，以获取容器内物料表面上多个测量点处的距离数据；第二测量模块，装设在第二安装位置上，用于发射热检测信号和接收热返回信号，以获取所述物料表面上至少一个所述测量点处的热数据；和/或，装设在所述机械运动模块的第三安装位置上，用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中形成多个第三测量角度，并从至少一个所述第三测量角度发射初始光谱信号和接收光谱削弱信号，以获取所述容器内所述物料表面上多个所述测量点处的气体分布数据；主控模块，至少与所述第一测量模块和所述第二测量模块连接，至少用于根据所述三维扫描装置在所述容器上的安装位置以及所述第一测量模块的所述第一安装位置建立统一三维坐标系；以及，获取并根据所述第一测量角度、所述距离数据、所述第二安装位置和所述热数据，解析转换生成所述统一三维坐标系下包含温度分布信息的物料表层三维曲面，和/或，获取并根据所述第一测量角度、所述距离数据、所述第三安装位置和所述气体分布数据，解析转换生成所述统一三维坐标系下包含气体分布信息的物料表层三维曲面；其中，所述热数据包括热图像数据和/或温度数据；所述气体分布数据至少包括气体组分、气体浓度或气体压强。2.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，还包括壳体和罩体；所述壳体与所述罩体固定连接，并形成密闭空间；所述第一测量模块、所述第二测量模块和所述机械运动模块均设置在所述密闭空间内；所述罩体的密封等级至少为IP68，所述罩体被配置为被所述热检测信号及所述热返回信号和/或所述初始光谱信号及所述光谱削弱信号、所述测量信号和所述回波信号穿透。3.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述第二测量模块包括气体分布数据获取单元和/或基于点测量原理的第一热数据获取单元；所述气体分布数据获取单元，装设在所述机械运动模块的所述第三安装位置上，用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中，从至少一个所述第三测量角度发射所述初始光谱信号，并接收所述初始光谱信号被至少一个所述测量点处的所述物料反射且经待测气体削弱后所形成的所述光谱削弱信号，以获取所述容器内所述物料表面上多个所述测量点处的所述气体分布数据；所述第一热数据获取单元的数量至少是1个；所述第二安装位置设置在所述机械运动模块上；所述第一热数据获取单元用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中形成多个第二测量角度，并从至少一个所述第二测量角度获取所述物料表面上至少一个所述测量点处的所述温度数据；其中，所述第二安装位置、所述第三安装位置相对于所述第一安装位置固定且已知，所述第一测量角度与所述第二测量角度、所述第三测量角度存在一一对应关系。
4.根据权利要求3所述的三维扫描装置，其特征在于，所述主控模块具体用于根据所述三维扫描装置在所述容器的所述安装位置以及所述第一测量模块的所述第一安装位置建立所述统一三维坐标系；以及，获取每个所述第一测量角度及其对应的所述距离数据，根据每一所述第一测量角度及其对应的所述距离数据计算转换出所述统一三维坐标系下与每一所述第一测量角度相对应的所述测量点的空间坐标值；以及，基于全部所述测量点的空间坐标值生成所述物料表层三维曲面；以及，根据每个所述第二测量角度所对应的所述温度数据计算转换出所述统一三维坐标系下与每一所述第二测量角度相对应的所述测量点的所述温度分布信息，并将所述统一三维坐标系下的所述温度分布信息整合到所述统一三维坐标系下的所述物料表层三维曲面中，生成所述统一三维坐标系下包含所述温度分布信息的所述物料表层三维曲面，和/或，根据每个所述第三测量角度所对应的所述气体分布数据计算转换出所述统一三维坐标系下与每一所述第三测量角度相对应的所述测量点的所述气体分布信息，并将所述统一三维坐标系下的所述气体分布信息整合到所述统一三维坐标系下的所述物料表层三维曲面中，生成所述统一三维坐标系下包含所述气体分布信息的所述物料表层三维曲面；其中，所述物料表层三维曲面上相邻两个所述测量点之间连接线上涉及的点的空间坐标值通过相邻两个所述测量点的空间坐标值插值获得；相邻两个所述测量点之间连接线上涉及的点的所述温度数据通过相邻两个所述测量点的所述温度数据插值获得；相邻两个所述测量点之间连接线上涉及的点的所述气体分布数据通过相邻两个所述测量点的所述气体分布数据插值获得。5.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述第二测量模块包括气体分布数据获取单元和/或基于面测量原理的第二热数据获取单元；所述气体分布数据获取单元，装设在所述机械运动模块的所述第三安装位置上，用于在每个所述检测周期内跟随所述机械运动模块执行所述同步随动的机械运动过程中，从至少一个所述第三测量角度发射所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼秀山，李圆圆，
申请(专利权)人：北京锐达仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：