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.
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:
x
y
x
y
xi
yi
где L, L - заведомо известное расстояние между реперами по горизонтали и вертикали соответственно, N, N - расстояние между реперами в пикселях, n, n - 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.
i
i
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. Далее на основе данных с блока корректировки измерений рассчитываются истинные длины объектов L 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.