不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種物體體積測(cè)量裝置，具體是一種不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002]體積測(cè)量是生產(chǎn)生活中常用的了解物體屬性的方法。目前，測(cè)量物體體積的主要方法是運(yùn)用阿基米德原理的排水法。但是，由于水具有一定的張力，其排開(kāi)水的體積并不嚴(yán)格等于物體的體積，且有些物體有吸水性，使測(cè)量誤差進(jìn)一步增大，對(duì)于一些不能與水接觸的物體，如文物、易與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的藥品等均不能用排水法測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，能夠在不與被測(cè)物體接觸的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體體積的精確測(cè)量。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，包括密封箱體，所述的密封箱體下方設(shè)有測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)，在密封箱體內(nèi)部設(shè)有圖像采集器，與圖像采集器相對(duì)的位置設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)；所述的圖像采集器分為上下兩部分，圖像采集器上半部分包括固定板I，固定板I上設(shè)有機(jī)架，機(jī)架上安裝有減速機(jī)構(gòu)、激光器和激光器控制電機(jī)，所述的激光器控制電機(jī)的輸出端連接減速機(jī)構(gòu)的輸入端，所述的激光器上設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸連接減速機(jī)構(gòu)的輸出端；
圖像采集器下半部分包括固定板II，固定板II上設(shè)有活動(dòng)支架，活動(dòng)支架上活動(dòng)連接一攝像頭，所述的攝像頭連接計(jì)算機(jī)；所述的固定板I和固定板II通過(guò)多個(gè)支撐柱連接固定；所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)下方連接一旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)；所述的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)包括微處理器，微處理器分別連接激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
[0005]本發(fā)明的有益效果:通過(guò)激光器掃描和攝像頭拍攝獲取被測(cè)物體的圖像信息，并將圖像信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的掃描物體的曲面點(diǎn)云信息，采用點(diǎn)云匹配算法，將這些曲面點(diǎn)云匹配成一個(gè)完整的三維模型然后把重建的三維模型導(dǎo)入到Rhino軟件中，該軟件通過(guò)曲面插值算法計(jì)算物體的體積。本發(fā)明區(qū)別于傳統(tǒng)的尺寸測(cè)量計(jì)算、排水法測(cè)量，不需要直接與被測(cè)物體接觸，即可精確測(cè)量出物體的體積。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
圖2是本發(fā)明測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明圖像采集器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]為了更好地表述本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0008]如圖3、圖4所示，一種不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:包括密封箱體9，所述的密封箱體9下方設(shè)有測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)，在密封箱體9內(nèi)部設(shè)有圖像采集器，與圖像采集器相對(duì)的位置設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)；所述的圖像采集器分為上下兩部分，圖像采集器上半部分包括固定板I 10，固定板I 10上設(shè)有機(jī)架13，機(jī)架13上安裝有減速機(jī)構(gòu)1、激光器3和激光器控制電機(jī)4，所述的激光器控制電機(jī)4的輸出端連接減速機(jī)構(gòu)I的輸入端，所述的激光器3上設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸連接減速機(jī)構(gòu)I的輸出端，使激光器可以在減速機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，上下移動(dòng)；
圖像采集器下半部分包括固定板II 11，固定板II 11上設(shè)有活動(dòng)支架5，活動(dòng)支架5上活動(dòng)連接一攝像頭2，所述的攝像頭2連接計(jì)算機(jī)，將拍攝圖像傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理和三維模型構(gòu)建，并根據(jù)三維模型計(jì)算被測(cè)物體體積；所述的固定板I 10和固定板II 11通過(guò)4個(gè)支撐柱12連接固定；所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)6，旋轉(zhuǎn)臺(tái)6下方連接一旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)7 ;如圖1所示，所述的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)包括微處理器，微處理器分別連接激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片14、旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片15和攝像頭2。
[0009]其中，所述的機(jī)架13為設(shè)置在固定板I 10上的兩塊立板，兩塊立板通過(guò)3個(gè)螺栓固定；所述的減速機(jī)構(gòu)I采用齒輪組進(jìn)行減速，其減速比為1:20 ;所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)安裝在固定臺(tái)14上，所述的固定臺(tái)14通過(guò)多個(gè)螺栓固定在密封箱體9上；所述的密封箱體9上設(shè)有左右2個(gè)控制按鍵8，分別控制激光器控制電機(jī)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的活動(dòng)支架5能夠調(diào)節(jié)攝像頭2的高度、仰角和水平方向；所述的密封箱體(9)配有上蓋，密封箱體(9)及其上蓋均采用不透明的木質(zhì)材料，內(nèi)部涂有不反光的黑色涂層，其作用是防止外界光源對(duì)激光掃描的干擾，有利于采集到更清晰的圖像，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0010]如圖2所示，所述的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)的微處理器采用STC89C51單片機(jī)，激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片14采用2片L9110芯片，旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片15采用ULN2003N芯片；兩片L9110的6腳、7腳分別與STC89C51的I腳、2腳、3腳、4腳連接，兩片L9110的8腳、5腳均接地，2腳、3腳連接正電源，I腳、4腳驅(qū)動(dòng)激光器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；單片機(jī)的10腳、11腳分別連接兩個(gè)控制按鍵8，單片機(jī)的21~28腳分別連接UNL2003N芯片的8~1腳，UNL2003N的16腳、12腳和15腳、13腳驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]使用時(shí)，將被測(cè)物體放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)6上，按下左側(cè)控制按鍵，激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片14收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制激光器控制電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光器3的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，激光器勻速上下移動(dòng)，照射被測(cè)物體，與此同時(shí)，微處理器控制攝像頭2采集被測(cè)物體圖像，并將采集到的圖像信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。被測(cè)物體一側(cè)圖像采集完成后，按下右側(cè)控制按鍵，旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片15收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，接下來(lái)重復(fù)上述步驟，直至激光器對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行四次掃描。最后，由計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的四次掃描物體的曲面點(diǎn)云信息，采用點(diǎn)云匹配算法，將這些曲面點(diǎn)云匹配成一個(gè)完整的三維模型。然后把重建的三維模型導(dǎo)入到Rhino軟件中，該軟件通過(guò)曲面插值算法計(jì)算物體的體積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:包括一密封箱體(9)，所述的密封箱體(9)下方設(shè)有測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)，在密封箱體(9)內(nèi)部設(shè)有圖像采集器，與圖像采集器相對(duì)的位置設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)；所述的圖像采集器分為上下兩部分，圖像采集器上半部分包括固定板I (10)，固定板I (10)上設(shè)有機(jī)架(13)，機(jī)架(13)上安裝有減速機(jī)構(gòu)(1)、激光器(3)和激光器控制電機(jī)(4)，所述的激光器控制電機(jī)(4)的輸出端連接減速機(jī)構(gòu)(I)的輸入端，所述的激光器(3)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸連接減速機(jī)構(gòu)(I)的輸出端； 圖像采集器下半部分包括固定板II (11)，固定板II (11)上設(shè)有活動(dòng)支架(5)，活動(dòng)支架(5)上活動(dòng)連接一攝像頭(2)，所述的攝像頭(2)連接計(jì)算機(jī)；所述的固定板I (10)和固定板II (11)通過(guò)多個(gè)支撐柱(12)連接固定；所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)下方連接一旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)(7);所述的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)包括微處理器，微處理器分別連接激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(14)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(15)和攝像頭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的機(jī)架(13)為設(shè)置在固定板I (10)上的兩塊立板，兩塊立板通過(guò)多個(gè)螺栓固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的減速機(jī)構(gòu)(I)采用齒輪組進(jìn)行減速，其減速比為1:20。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)安裝在固定臺(tái)(14)上，所述的固定臺(tái)(14)通過(guò)多個(gè)螺栓固定在密封箱體(9)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的密封箱體(9)上設(shè)有2個(gè)控制按鍵(8)，分別控制激光器控制電機(jī)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)的微處理器采用STC89C51單片機(jī)，激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(14)采用2片L9110芯片，旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(15)采用ULN2003N芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的活動(dòng)支架(5)能夠調(diào)節(jié)攝像頭(2)的高度、仰角和水平方向。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述的密封箱體(9)配有上蓋，密封箱體(9)及其上蓋均采用不透明的木質(zhì)材料，內(nèi)部涂有不反光的黑色涂層。
【專利摘要】一種不易接觸物體體積測(cè)量?jī)x，包括密封箱體，所述的密封箱體下方設(shè)有測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)，在密封箱體內(nèi)部設(shè)有圖像采集器，與圖像采集器相對(duì)的位置設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)；圖像采集器上半部分上設(shè)有機(jī)架，機(jī)架上安裝有減速機(jī)構(gòu)、激光器和激光器控制電機(jī)，圖像采集器下半部分包括固定板Ⅱ，固定板Ⅱ上設(shè)有活動(dòng)支架，活動(dòng)支架上活動(dòng)連接一攝像頭，所述的攝像頭連接計(jì)算機(jī)；所述的固定板Ⅰ和固定板Ⅱ通過(guò)多個(gè)支撐柱連接固定；所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)下方連接一旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)；所述的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)包括微處理器，微處理器分別連接激光器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
【IPC分類】G01B11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105157565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510230537
【發(fā)明人】滕道祥, 王克權(quán), 戴鵬飛, 張寧, 張騰, 苗永康
【申請(qǐng)人】徐州工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日