Устройство фотооптического измерения геометрических размеров объектов

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для дистанционного измерения геометрических размеров объектов на промышленных предприятиях, в частности группового измерения длины труб. Устройство состоит из раскаточного стола 1, на котором размещаются объекты измерения, реперных точек 2 по краям стола, контрастной полосы 3, фотокамеры 4, соединенной с блоком коррекции изображения 5 и блоком вычислений 6. Рядом с фотокамерой размещается осветительная система 7, которая подключена к блоку управления освещением 8. Применение реперных точек улучшает точность измерений и упрощает калибровку системы. Контрастная полоса позволяет повысить надежность распознавания объектов. 2 илл.

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для дистанционного измерения геометрических размеров объектов на промышленных предприятиях, в частности группового измерения длины труб.

Аналогами заявляемой полезной модели являются устройства, содержащие оптическую систему, устройство освещения, фотокамеру и блок обработки информации, идентифицирующие объект на основании анализа света, отраженного от него, или поглощенного им [патент RU 32261, G01B 21/28, 2003 г., патент RU 31441, G01B 21/28, 2003 г., патент RU 96115988, G01N 21/25, 1998 г., патент RU 2292035, G01N 21/00, 2004 г., патент RU 2004135436, G06K 9/00, 2006 г., а.с. SU 1837160, МКИ G01B 21/30, бюл. 32, 1993 г., а.с. SU 2052768, МКИ G01В 17/00, бюл. 22, 1995; а.с. SU 1657960, МКИ G01В 21/10, бюл. 23, 1991; а.с. SU 1675664, МКИ G01В 11/02, бюл. 33, 1991 г.; а.с. SU 1716327 МКИ G01В 21/20, бюл. 8, 1992 г.; патент RU 2163395, G06К 9/52, 2000 г.].

Недостатками аналогов является низкая точность, связанная с оптическими искажениями изображения на границах приемной матрицы, а также зависимостью размера изображения от расстояния объектива телекамеры до контролируемого объекта.

Прототипом заявляемой полезной модели является оптико-электронное устройство для измерения длины и контроля кривизны труб [патент RU 2224217, G01B 11/02, 14.10.2002 г.], содержащее рабочий стол, осветительную систему, фотокамеру.

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерений.

Поставлена задача: повысить точность измерения установки. Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве фотооптического измерения геометрических размеров объектов, содержащим рабочий стол, осветительную систему, фотокамеру, устройство обработки изображения, согласно полезной модели в устройство дополнительно на рабочем столе добавлены реперные точки, контрастная полоса, разнесенные на фиксированные расстояния, а также блок коррекции изображения, при этом контролируемый размер определяется по формуле:

где L_x, L_y - заведомо известное расстояние между реперами по горизонтали и вертикали соответственно, N_x, N_y - расстояние между реперами в пикселях, n_xi, n_yi - длина объекта измерения в пикселях по оси х и по оси у соответственно.

Это позволяет оперативно вычислять масштаб изображения и устранить геометрические искажения, возникающие из-за неточности установки камеры, что повышает точность измерений.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображена структурная схема устройства, на фигуре 2 - изображение объекта на экране монитора устройства обработки.

Объекты измерения размещаются на раскаточном столе 1. По краям стола закреплены реперные точки 2, а по центру стола - контрастная полоса 3. Над раскаточным столом размещается фотокамера 4 соединенная с блоком коррекции изображения 5 и блоком вычислений 6. Рядом с фотокамерой размещается осветительная система 7, которая подключена к блоку управления освещением 8.

Устройство работает следующим образом: перед началом измерения на рабочий стол 1 выкладываются объекты измерения (например трубы, швеллеры и др.). После этого блок освещения 7 производит экспозицию рабочего стола, и фотокамера 4 осуществляет съемку объектов измерения. Далее блок корректировки измерений 5 рассчитывает необходимые поправочные коэффициенты и по цифровому интерфейсу передает их вместе со сделанным фотокадром на блок вычислений 6. Блок вычислений выполняет распознавание объектов измерения, определение координат точек концов и с учетом поправочных коэффициентов вычисляет длину. Для распознавания объекта могут использоваться как корреляционные методы, так методы трассировки.

Контрастная полоса используется для подсчета и первоначального определения местоположения объектов на столе. Применение контрастной полосы снижает риск обнаружения устройством ложных объектов измерения, например конструктивных элементов стола или грязи.

Вычисления проводятся по следующей схеме: на основе анализа кадра изображения блок вычислений 6 для каждого распознанного объекта измерения на рабочем столе определяет его длину в пикселях n_i. Далее на основе данных с блока корректировки измерений рассчитываются истинные длины объектов L_i по формуле (1).

Эксплуатация системы обычно производится в складских помещениях, где температурные колебания могут составлять -40-35°С, что приводит изменению параметров оптики фотокамеры, таких как увеличение. Применение реперных точек улучшает точность измерений, а также значительно упрощает калибровку системы. Контрастная полоса позволяет повысить надежность распознавания объектов.

Устройство фотооптического измерения геометрических размеров объектов, содержащее рабочий стол, осветительную систему, фотокамеру, устройство обработки изображения, отличающееся тем, что на рабочий стол нанесены реперные точки и контрастная полоса, разнесенные на фиксированные расстояния, при этом контролируемый размер определяется по формуле

,

где L_x, L_y - заведомо известные расстояния между реперами по горизонтали и вертикали соответственно, N_x, N_y - расстояния между реперами в пикселях, n_xi, n_yi - длины объектов измерения в пикселях по оси x и по оси y соответственно.