[实用新型]基于线阵CCD序列激光图像匹配相关的直线位移测距仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种位移测量装置，尤其涉及一种基于线阵CCD序列激光图像匹配相关的直线位移测量装置。

背景技术

在工业领域中的各行各业，精确的距离测量被大量应用，甚至成为某些领域中必不可少的手段之一，尤其在机械加工领域，微小距离测量的准确性是产品质量最重要的保证之一。因此高精度的测距仪是工业技术领域中关键的测量手段之一。

当前工业生产中常用的测距仪包括接触式和非接触式，对于运动物体的连续在线测量往往采用非接触式的测距仪。常用的测距原理包括电容式、电感式、霍尔式、红外式、超声波式和激光式等原理，构成了非常丰富的适用于各种场合的测距仪。上述的原理所设计的测距仪都与被测物体的属性有关系，电感式、霍尔式需要被测物为金属物体，利用光学原理的需要被测物具有很好的光反射性质等等。数控机床是现在机械加工业最主要的设备。数控机床的控制系统分为开环、半闭环和闭环控制系统。加工精度最高、成本也最高的是闭环控制系统，其位置的测量主要是通过光栅尺完成的，光栅尺价格昂贵，安装要求高，是造成闭环系统的数控机床成本高的原因之一。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决目前采用闭环控制系统的数控机床其测量装置成本高，安装复杂，使用不便等问题，提供一种具有结构简单，使用方便，成本低，测量精度高等优点，它是基于图像识别技术的非接触高精度测距仪，该测距仪基本上适用于各种材质的物体测量，可实现测量数控机床工作台的在线测量和信号反馈。通过该测距仪能够实现数控机床位移信号的检测，并且安装简便，成本低，从该测距仪上扩展出反馈信号功能，从而能够和数控系统相结合，实现成本低廉的闭环控制系统的数控机床。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于线阵CCD序列激光图像匹配相关的直线位移测距仪，它由成像设备、数字图像信号处理设备和位移数据输出接口设备组成；其中成像设备包括光源及相关光路组件和摄像装置组成，摄像装置输出端与数字图像信号处理设备输入端连接，数字图像信号处理设备输出端则与位移数据输出接口设备连接。

所述光源为激光光源。

所述摄像装置为CCD/CMOS图像传感器。

所述数字图像信号处理设备为DSP芯片。

所述位移数据输出接口设备为复杂可编程逻辑器件CPLD、RS232或者RS485接口中的至少一种。

本实用新型的位移测量原理为：

光源通过设计的光路，照射到移动的被测物体，将所照射到的被测物体表面成像到CCD/CMOS图像传感器上，当物体移动时，CCD/CMOS图像传感器得到多帧连续图案序列，图像传感器上的每帧图像都离散化为像素点阵列组成的数字图像，通过数字信号处理器(DSP)对获取的图片进行滤波、增强、恢复等图像预处理后，对前后两幅图片进行图像匹配相关分析，可计算出相邻两幅图像相对移动的像素点个数，再根据已知的象素点间距即可得到相邻图像的运动距离，在确定的光路系统中景物到图像的放大倍数是一定的，图像的位移量与物体的移动量具有一一对应的关系，从而通过精确的图像分析即可以判断计算物体移动的方向以及位移，利用前一幅图像和后一幅图像进行象素特征点对比，从而计算出物体移动的方向和距离。

本实用新型的测距仪由三个主要的子系统组成：成像设备、数字图像信号处理设备和位移数据输出接口设备。