[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

说明书

本发明公开了一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置及方法，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、计算机等，光纤圆环可以随着滑块向上移动，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(俯视)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，由摄像头采集激光照射在物体表面的光斑，并记录参考标准物，通过信号线传送至计算机，根据计算机程序计算各层表面激光光斑所围的面积，确定物体体积，装置制作成本低，精度高。

技术领域

本发明属于体积测量领域，是一种集光、机、电于一体的装置，采用光纤激光水平照射凸型不规则物体周围表面成像法，实施非接触式体积测量。

背景技术

采用非接触式测量不规则形状的体积，分为凸型不规则物体非接触式体积测量和非凸型不规则物体非接触式体积测量，采用光纤激光的凸型不规则物体非接触式体积测量，具有的优点是，(a)光强高；(b)可以分束，沿不同的角度方向照射；(c)凸型物体呈两套等高线单调所围的面积单调变化的不相交的曲线组。

发明内容

本发明解决了非接触式凸型不规则物体体积测量的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置，技术构思：(a)将待测量的凸型不规则物体置于透明板上；(b)光源采用光纤激光，光纤激光分束等角度间隔分布在一个圆环上，其方向指向水平面的环心；(c)圆环一直径的两端通过滑块与丝杆连接；(d)步进电机驱动丝杆旋转带动圆环等间隔地上升；(e)摄像头采集每次照射的位置。具体如下：

一种凸型不规则物体非接触式体积测量装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。