[发明专利]一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置及方法

权利要求书

1.一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：包括透明板、均匀分布光纤终端的光纤圆环及其光阑准直系统、滑块、电源、电缆、光纤激光器、控制器、驱动器、步进电机、丝杆、轴承、摄像头和计算机，透明板上放置待测凸型不规则物体，光纤圆环与光纤激光器相连，且光纤圆环的两端连接滑块，能够随着滑块向上移动，滑块穿过丝杆，丝杆与步进电机、轴承共轴，控制器发送脉冲信息给驱动器，驱动器驱动步进电机逆时针旋转，带动丝杆、滑块、光纤圆环上移，根据待测凸型不规则物体高度确定脉冲个数，从而确定光纤圆环上移步长，由摄像头拍摄激光照射在物体表面的激光光斑，并采集参考标准物，通过计算机计算各层表面激光光斑所围的面积，确定物体体积；

所述的透明板是玻璃板；所述的电源给光纤激光器供电，光纤激光器分出若干激光光束均匀地、水平地分布在一个圆形的光纤终端环上，激光光束出射方向指向环心，光阑准直系统包括迎光孔和出射孔，与光纤终端一一对应，具体地：有一个光纤终端发出的激光束，在激光束的光路上就有一组迎光孔和出射孔，确保激光光束射向凸型不规则物体表面时又亮又细。

2.根据权利要求1所述的一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：所述的电源通过电缆给控制器供电，通过控制器发送脉冲个数信息给驱动器，驱动器驱动步进电机旋转，丝杆的下端与步进电机共轴，丝杆的上端与轴承共轴，步进电机固定在与地固定的支架底座上，轴承外壳固定在与地固定的支架上端，丝杆穿过滑块，由丝杆表面螺旋凹槽与滑块咬合，步进电机逆时针旋转，带动丝杆、滑块、光纤圆环向上移动；所述的光纤圆环向上移动的高度根据待测物体高度的五十分之一来测定控制器发送脉冲个数信息，具体地，控制器发送一个脉冲，步进电机旋转7度30分；控制器反向发送脉冲个数信息给驱动器，驱动器驱动步进电机旋转，步进电机顺时针旋转，带动丝杆、滑块、光纤圆环向下移动，直到接触到透明板为止。

3.根据权利要求1所述的一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：所述的光纤圆环包括光纤终端环、光纤终端环与光阑之间的连接杆、以及光阑，其中光纤终端环中的光纤终端均匀地固定在光纤终端环上，所有光纤终端激光出射方向水平地指向环心；光阑与光纤终端环位于同一平面上，且垂直对称轴共轴，光阑中有迎光孔和出射孔，迎光孔的个数与出射孔的个数相等，都等于光纤终端的个数，所有的光纤终端分别与迎光孔和出射孔一一对应，且位于同一直线，确保激光束准直，且又亮又细。

4.采用权利要求1-3任一所述的一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置的测量方法，其特征在于：两个摄像头分别采集激光照射在待测凸型不规则物体表面的上部分激光光斑的位置和下部分激光光斑的位置，同时也采集了参考标准物，采集所述的激光光斑的位置连接起来形成闭合曲线，由于等测物体表面不规则，步进电机接受控制器发给驱动器旋转某一个角度时，所述的某一个角度，是控制器发出若干个脉冲指令，所以发送确定的脉冲个数，步进电机旋转的角度是确定的，使两个滑块同时上升高度是确定的，所述的上升高度是光纤圆环移动的步长h，所述的步长h，取决于待测凸型不规则物体的高度H，取h为H的五十分之一，摄像头再次采集激光光斑的位置；当光纤圆环没有越过凸型不规则物体表面激光光斑所围面积最大的时候，由位于透明板下方的照摄像头采集激光光斑的位置的图像，同时采集参考标准物，当光纤圆环越过凸型不规则物体表面激光光斑所围面积最大的时候，由支架上方的摄像头采集激光光斑的位置的图像，通过信号线传输给计算机，利用计算机程序计算出激光光斑的位置连接起来形成闭合曲线所围的面积，各层面积分别为S₁、S₂、…、S_n，步长高度为h，则待测凸型不规则物体的体积为