專利名稱：一種物體位置檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置檢測系統(tǒng)，尤其是涉及一種物體位置檢測裝置及其檢測 方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代視覺理論和技術(shù)的發(fā)展，人們現(xiàn)在不僅能模擬人眼能完成的功能， 更重要的是它能完成人眼所不能勝任的工作，比如在鋼鐵冶煉、石油化工、玻璃 工業(yè)等工業(yè)中我們常常需要測量熔融液位或料位的高度，但是由于高溫高壓的惡 劣環(huán)境，這些工作很難由我們親自完成，必須由機(jī)器來代替我們完成。
目前就鋼水等液位測量而言，常用的液位測量方法基本還是用電渦流探頭測 量、浮球法測量、同位素式測量和雷達(dá)測量的方法。
電渦流式鋼水液面計(jì)，安全性高，安裝和操作都相對簡單。但是在使用電渦 流式測量方法時(shí)其探頭離滾燙的鋼水液面不超過100毫米， 一旦發(fā)生溢鋼就很容
易損壞，另外用這種方法測量是無法進(jìn)行自動(dòng)開澆的。
浮子式鋼水液面計(jì)，使用耐火材料制成的浮子置于結(jié)晶器內(nèi)、懸浮在鋼液表
面上，當(dāng)液面上升時(shí)，靠鋼水的浮力使浮子上升；當(dāng)液面下降時(shí)，則靠浮子的自 重下降。通過連接在浮子上的杠桿推動(dòng)增速機(jī)構(gòu)，并帶動(dòng)電位計(jì)旋轉(zhuǎn)，使它的觸 點(diǎn)移動(dòng)，則電位計(jì)的輸出電阻隨之變化。將電位計(jì)的輸出電阻變化，通過平衡電 橋電路，變換成與鋼水液面變化相對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)標(biāo)定即可實(shí)現(xiàn)測量。但是 同樣直接在沸騰的鋼液中放入浮球的浮球法測量儀也很容易損壞，并且一旦損壞 就必須停產(chǎn)維修，這給工廠帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。
同位素測量方法采用了放射性同位素，雖然這種方法特別適用于高溫、高壓 等惡劣情況下適用，但是放射性物質(zhì)總是對人有傷害的，即使防護(hù)作用做得再好， 也很難避免。此外此種儀器需安裝在結(jié)晶器內(nèi)一旦損壞也需停產(chǎn)維修，運(yùn)行成本 高，投資回收難。
雷達(dá)測量通過測量發(fā)射波與反射波之間的延時(shí)來確定天線與反射面之間距 離。但是其很容易受環(huán)境的影響，不適用于高溫、多粉塵及液態(tài)環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全、可靠、且實(shí)用、易 維護(hù)、低成本的、非接觸式的一種物體位置檢測裝置及其檢測方法。 技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種物體位置檢測裝置，它包括安裝在待測物體位置的上方或前方的支架、圖像采集設(shè)備和影像投影設(shè)備，其中圖像采集設(shè)備和影像投影設(shè)備均被固定在支 架上，鏡頭角度可調(diào)整。用于采集物體表面投影圖像的圖像采集設(shè)備安裝在支架 上并通過通信線纜和計(jì)算機(jī)相連接，圖像采集設(shè)備可以是攝像頭或數(shù)碼相機(jī)。為 了能精確計(jì)算出圖像采集設(shè)備到待測物體或液面之間的距離，首先必須調(diào)整圖像 采集設(shè)備和影像投影設(shè)備的鏡頭角度，使其與待測物體保持垂直。為此影像投影 設(shè)備先投影同心圓或其他圖形到待測物體表面上，用圖像采集設(shè)備采集圖片傳送 到計(jì)算機(jī)中，根據(jù)物體或液面上的投影圖像會隨著鏡頭角度的變換而產(chǎn)生不同的 形變來判斷鏡頭是否己與被測物體或液面垂直；垂直檢測完畢后變可進(jìn)行距離的 測量，同樣投影設(shè)備投影同心圓或其他圖形到待測物體表面上，待測物體或液面 上的影像會隨距離的遠(yuǎn)近的變化而變化，據(jù)此我們用圖像采集設(shè)備采集其圖像并 傳入計(jì)算機(jī)中，由圖像模式識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行相應(yīng)處理后便可得出圖像采集設(shè) 備到待測物體距離。
所述的投影設(shè)備為激光發(fā)射器，投影平行光源投影，投影圖形可以為等間距 的同心圓、等間距的平行光線或若干在一條直線上等間距的的光點(diǎn)。
一種位置檢測裝置的檢測方法，該方法包括以下步驟(a)開始，將支架 固定在待測物體上方或者前方，圖像采集設(shè)備、影像投影設(shè)備固定在支架上；(b) 影像投影設(shè)備投影同心圓或其他圖形到待測物體或液面上，拍攝照片，將拍攝的 照片傳送到計(jì)算機(jī)；(c)計(jì)算機(jī)處理拍攝的照片，判斷鏡頭是否與待測物體垂直， 是則進(jìn)入步驟e，否則進(jìn)入步驟d; (d)調(diào)整圖像采集設(shè)備和影像投影設(shè)備的鏡 頭角度使得鏡頭與待測物體垂直；(e)圖像采集設(shè)備重新再采集一張此時(shí)待測物 體或液面上投影圖形的照片，將采集到得照片傳送至計(jì)算機(jī)；(f)計(jì)算機(jī)對圖片 進(jìn)行處理，由圖像模式識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行相應(yīng)處理后得出圖像采集設(shè)備到待測 物體距離，圖像識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行處理的方法是算出圖像上同心圓的最大直徑 D、平行線最遠(yuǎn)的兩條直線之間的距離D或者最大兩點(diǎn)之間的距離D，通過距離D 代入到設(shè)定好的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算出物體的位置，數(shù)學(xué)模型是根據(jù)投影圖形的實(shí) 際大小來設(shè)定的；(g)是否退出程序，否則進(jìn)入步驟e，是則結(jié)束。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的方法流程圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
一種物體位置檢測裝置，如圖1所示，它包括安裝在待測物體位置上方的支 架l、圖像采集設(shè)備2和影像投影設(shè)備3，其中影像投影設(shè)備3被固定在待測物體或液面的正上方的支架1上，投影角度可調(diào)節(jié)；用于采集物體圖像的圖像采集 設(shè)備2安裝在支架上并通過通信線纜和計(jì)算機(jī)相連接。為了能正確判斷被測物體 的精確位置，我們需要保證圖像采集設(shè)備2和標(biāo)準(zhǔn)影像投影設(shè)備3的鏡頭與待測 物體垂直。就鋼水液位測量而言，即二者鏡頭與鋼水液面垂直。
一種物體位置檢測裝置的檢測方法，如圖2所示，該方法包括以下步驟U) 開始，將支架固定在待測物體上方，圖像采集設(shè)備、影像投影設(shè)備固定在支架上;
(b)影像投影設(shè)備投影同心圓或其他圖形到待測物體或液面上，拍攝照片，將 拍攝的照片傳送到計(jì)算機(jī)；(c)計(jì)算機(jī)處理拍攝的照片，判斷鏡頭是否與待測物 體垂直，是則進(jìn)入步驟e，否則進(jìn)入步驟d; (d)調(diào)整圖像采集設(shè)備和影像投影 設(shè)備的鏡頭角度使得鏡頭與待測物體垂直；(e)圖像采集設(shè)備重新再采集一張此 時(shí)待測物體或液面上投影圖形的照片，將采集到得照片傳送至計(jì)算機(jī)；(f)計(jì)算 機(jī)對圖片進(jìn)行處理，由圖像模式識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行相應(yīng)處理后得出圖像采集設(shè) 備到待測物體距離，圖像識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行處理的方法是算出圖像上同心圓的 最大直徑D、平行線最遠(yuǎn)的兩條直線之間的距離D或者最大兩點(diǎn)之間的距離D， 通過距離D代入到設(shè)定好的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算出物體的位置，數(shù)學(xué)模型是根據(jù)投 影圖形的實(shí)際大小來設(shè)定的；(g)是否退出程序，否則進(jìn)入步驟e，是則結(jié)束。
權(quán)利要求
1、一種物體位置檢測裝置，其特征在于，它包括安裝在待測物體位置上方或前方的支架(1)、圖像采集設(shè)備(2)、影像投影設(shè)備(3)和，向被測物體表面發(fā)射影像圖形的影像投影設(shè)備(3)安裝在支架(1)上，其發(fā)射角度可調(diào)節(jié)；用于采集物體表面圖像的圖像采集設(shè)備(2)安裝在支架上并通過通信線纜和計(jì)算機(jī)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體位置檢測裝置，其特征在于，所述的影 像投影設(shè)備(3)為采用平行光源投影的激光發(fā)射器，其產(chǎn)生的影像圖形為等間 距的同心圓、等間距的平行線或同一直線上等間距的點(diǎn)。
3、 如權(quán)利要求1或2述的一種物體位置檢測裝置的檢測方法，其特征在于 該方法包括以下步驟(a) 開始，將支架固定在待測物體上方或正前方，圖像采集設(shè)備、影像投 影設(shè)備固定在支架上；(b) 根據(jù)所需選取影像圖形，影像投影設(shè)備投影影像圖形到待測物體表面 上，圖像采集設(shè)備拍攝照片，將拍攝的照片傳送到計(jì)算機(jī)；(c) 計(jì)算機(jī)處理拍攝的照片，判斷鏡頭是否與待測物體垂直，是則進(jìn)入步驟e，否則進(jìn)入步驟d;(d) 調(diào)整圖像采集設(shè)備和影像投影設(shè)備的鏡頭使得鏡頭與待測物體表面垂直；(e) 圖像采集設(shè)備重新再采集一張此時(shí)待測物體或液面上投影圖形的照片， 將采集到的照片傳送至計(jì)算機(jī)；(f) 計(jì)算機(jī)對照片進(jìn)行處理，由圖像模式識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行相應(yīng)處理后 得出圖像采集設(shè)備到待測物體距離。(g) 是否退出程序，否則進(jìn)入步驟e，是則結(jié)束。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種位置檢測裝置的檢測方法，其特征在于步驟 g中所述的數(shù)學(xué)模型是根據(jù)投影圖形的實(shí)際大小來設(shè)定的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種物體位置檢測裝置及其檢測方法，該裝置包括安裝在待測物體位置上方的支架、圖像采集設(shè)備、影像投影設(shè)備，影像投影設(shè)備安裝在支架上，其投影角度可調(diào)節(jié)；用于采集被測物體表面投影圖像的圖像采集設(shè)備安裝在支架上并通過通信線纜和計(jì)算機(jī)相連接。首先利用影像投影設(shè)備投影同心圓或其他圖形到待測物體上，并利用采集到得投影圖像調(diào)整投影設(shè)備和圖像采集設(shè)備鏡頭的角度，使其與被測物體垂直；由于投影到物體上的圖像大小會隨待測物體位置的變化而變化，再通過圖像采集設(shè)備采集隨位置變化的圖像，最后用計(jì)算機(jī)圖像模式識別系統(tǒng)對圖像進(jìn)行處理計(jì)算出物體的位置。本發(fā)明特點(diǎn)是成本低、無需防護(hù)、抗干擾性強(qiáng)、安裝調(diào)試方便、操作簡便。
文檔編號G01F23/292GK101586982SQ20091002634
公開日2009年11月25日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者蓓 周, 尹震宇, 朱麗敏, 李班化, 王小英, 秦志剛, 兵 蔡, 陳英革 申請人:常熟理工學(xué)院