阅读说明：本技术 一种非接触式的物体定位测量装置及其控制方法 (Non-contact object positioning and measuring device and control method thereof ) 是由 关晶晶 武志涛 林佳智 朱文斌 曹政 王小双 窦威 于 2021-02-05 设计创作，主要内容包括：一种非接触式的物体定位测量装置,装置的OpenMV摄像头、激光测距模块及其电源、超声波测距模块均安装在二维云台上,二维云台、主控MCU模块、显示屏和电源模块均安装在装置平台上；OpenMV摄像头、激光测距模块、超声波测距模块以及显示屏均与主控MCU模块的接口电气连接。所述的激光测距模块及其电源、超声波测距模块安装在OpenMV摄像头上,激光电源安装在OpenMV摄像头的上部,激光测距模块与超声波测距模块均安装在OpenMV摄像头的前部面板上。一种基于非接触式物体定位测量装置的控制方法,包括手动控制模式及自动控制模式。本发明的有益效果是：便于携带、易于安装,提高了工业产品的检测效率。(A non-contact object positioning and measuring device is characterized in that an OpenMV camera, a laser ranging module, a power supply thereof and an ultrasonic ranging module of the device are all arranged on a two-dimensional cradle head, and the two-dimensional cradle head, a master control MCU module, a display screen and the power supply module are all arranged on a device platform; the OpenMV camera, the laser ranging module, the ultrasonic ranging module and the display screen are electrically connected with an interface of the master control MCU module. The laser ranging module, the power supply thereof and the ultrasonic ranging module are installed on the OpenMV camera, the laser power supply is installed on the upper portion of the OpenMV camera, and the laser ranging module and the ultrasonic ranging module are both installed on the front panel of the OpenMV camera. A control method based on a non-contact object positioning and measuring device comprises a manual control mode and an automatic control mode. The invention has the beneficial effects that: the portable, easily installation has improved the detection efficiency of industrial product.)

一种非接触式的物体定位测量装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种物体的定位测量装置及其控制方法，特别涉及一种对移动物体的定位测量装置及其控制方法。

背景技术

目前，在产品的尺寸检测中，最常用的检测工具是米尺、游标卡尺、千分尺等接触式测量工具或投影仪、二次元量测仪等非接触式的测量工具，以对物体的尺寸进行测量，并判断物体的尺寸及形状是否满足图纸的要求。

这些接触式测量手段的测量精度低、测量速度慢，并且只适合测量静止不动的物体。而在测量移动的物体时则既容易损坏测量仪器，又容易破坏被测物体的表面，因而无法满足大规模的自动化生产的需求及无损检测的要求。而投影仪、二次元量测仪等非接触式测量工具虽然测量的精度较高，但同样不适宜进行移动物体的测量，且仪器的使用操作复杂，不便于携带和安装，且仪器的价格也较为昂贵。

本发明对现有的激光测距技术、超声波测距技术、图像处理技术进行了组合与改造，提出了一种非接触式的物体定位测量装置及其控制方法。激光测距技术与超声波测距技术都是精密测量技术，具有测量量程远、测量精度高等优点；图像处理技术不仅可用于物体测量，还可用于对移动物体的自动跟踪定位。因此，装置具有测量精度高，测量效率高以及便于携带安装的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式的物体定位测量装置及其控制方法，可以自动的对目标物体进行快速、准确的定位，并对物体的尺寸大小进行自动测量，并克服现有测量仪器的操作复杂、体积过大、造价昂贵等问题，实现操作简单、便于携带、易于安装的目的。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种非接触式的物体定位测量装置，由OpenMV摄像头、激光测距模块及其电源、超声波测距模块、二维云台、装置平台、主控MCU模块、OLED显示屏和电源模块组成，OpenMV摄像头、激光测距模块及其电源、超声波测距模块均安装在二维云台上，二维云台、主控MCU模块、显示屏和电源模块均安装在装置平台上；OpenMV摄像头、激光测距模块、超声波测距模块以及显示屏均与主控MCU模块的接口电气连接。

所述的装置平台为一个台阶形的箱型支架，有一高一低两个台面，其表面包覆有一层皮革材料。

所述的二维云台安装在装置平台的较高台面上，主控MCU模块以及显示屏安装在装置平台的较低台面上，电源模块则安装在装置平台的内部。

所述的显示屏为触摸式操作显示屏，显示屏上具有触摸式操作按键。

所述的二维云台由底座、水平方向旋转舵机、垂直方向旋转舵机、垂直舵机输出臂而构成。

所述的激光测距模块及其电源、超声波测距模块安装在OpenMV摄像头上，激光电源安装在OpenMV摄像头的上部，激光测距模块与超声波测距模块均安装在OpenMV摄像头的前部面板上。

一种基于非接触式物体定位测量装置的控制方法，包括手动控制模式及自动控制模式：

手动控制模式包括如下步骤：

S1，将被测物体放置于定位测量装置的正前方，此时定位测量装置的OpenMV摄像头将获取被测物体的形状及尺寸信息，激光测距模块和超声波测距模块将获取装置与被测物体的距离数值信息；

S2，按下触摸显示屏上的开始测量的触摸式操作按键后，主控MCU模块开始处理被测物与装置的距离与像素点的关系，利用拟合好的算法，以距离为参照标准、像素点为变形后的尺寸大小，较为精确地计算出被测物体的尺寸大小等信息；

S3，测量完成后，装置发出声光提示，在显示屏上显示出被测物体的形状、尺寸大小等信息。

自动控制模式的控制方法包括如下步骤：

S4，传送带将被测物体传送至定位测量装置的OpenMV摄像头的可视范围内，此时，OpenMV摄像头将获取被测物体的坐标信息，经过主控MCU模块处理后，二维云台将自动转动角度，自主追踪被测物体，直至激光光源的光点与被测物体的中心点重合；

S5，当激光光源的光点与被测物体的中心点重合后，定位测量装置的OpenMV摄像头将获取被测物体的形状信息以及像素点数据，激光测距模块和超声波测距模块将获取装置与被测物体的距离数据；

S6，主控MCU模块开始处理被测物与装置的距离与像素点的关系，利用拟合好的算法，以距离为参照标准、像素点为变形后的尺寸大小，较为精确地计算出被测物体的尺寸大小等信息；

S7，测量完成后，装置发出声光提示，在显示屏上显示出被测物体的形状、尺寸大小等信息；

S8，被测物体移出OpenMV摄像头的视野范围后，装置将等待另一被测物体进入OpenMV摄像头的视野范围，并重复执行S4至S7步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的定位测量装置使用非接触式测量方式，避免了产品在检测过程中的触碰而产生的二次伤害；

2.本发明的定位测量装置比传统的测量手段的测量效率高，特别是可对传送带上的产品自动进行测量，从而有效地提高了工业产品的检测效率；

3.本发明的定位测量装置便于携带、易于安装，且制作成本较低。

附图说明

图1为本发明的定位测量装置的整体结构示意图。

图2为本发明的定位测量装置的测控系统结构框图。

图3为测控系统的主控MCU模块电气图。

图4为测控系统的OpenMV摄像头接口电气图。

图5为测控系统的激光测距模块接口电气图。

图6为测控系统的超声波测距模块接口电气图。

图7为测控系统的显示屏接口电气图。

图8为二维云台的舵机的接口电气图。

图中：1-装置平台，2-二维云台，3-OpenMV摄像头，4-激光电源，5-超声波测距模块，6-激光测距模块，7-主控MCU模块，8-显示屏。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细的说明。

如图1所示，为本发明的定位测量装置的整体结构示意图。

一种非接触式的物体定位测量装置，由OpenMV摄像头3、激光测距模块6及其电源4、超声波测距模块5、二维云台2、装置平台1、主控MCU模块7、显示屏8和电源模块组成，OpenMV摄像头3、激光测距模块6、超声波测距模块5均安装在二维云台2上，二维云台2、主控MCU模块7、显示屏8和电源模块均安装在装置平台1上；OpenMV摄像头3、激光测距模块6、超声波测距模块5以及显示屏8均与主控MCU模块7的接口电气连接。

所述的装置平台1为一个台阶形的箱型支架，有一高一低两个台面，其表面包覆有一层皮革材料。

所述的二维云台2安装在装置平台1的较高台面上，主控MCU模块7以及显示屏8安装在装置平台1的较低台面上，电源模块则安装在装置平台1的内部。

所述的显示屏8为触摸式操作显示屏，显示屏上具有触摸式操作按键。

所述的二维云台2由底座、水平方向旋转舵机、垂直方向旋转舵机、垂直舵机输出臂而构成。

所述的激光测距模块6及其电源4、超声波测距模块5安装在OpenMV摄像头3上，激光电源4安装在OpenMV摄像头3的上部，激光测距模块6与超声波测距模块5均安装在OpenMV摄像头3的前部面板上。

本发明的定位测量装置的主控MCU模块7采用的是STM32F103RC微处理器，OpenMV摄像头3采用的是OPENMV4 H7 Cam(STM32H7处理器以及OV7725摄像头)，超声波测距模块5采用的是US-100超声波模块，激光测距模块6采用的是VL53L1X激光测距模块，二维云台2采用的是DS3230数字舵机

一种基于非接触式物体定位测量装置的控制方法，包括手动控制模式及自动控制模式：

手动控制模式包括如下步骤：

S1，将被测物体放置于定位测量装置的正前方，此时定位测量装置的OpenMV摄像头3将获取被测物体的形状及尺寸信息，激光测距模块6和超声波测距模块5将获取装置与被测物体的距离数值信息；

S2，按下触摸显示屏8上的开始测量的触摸式操作按键后，主控MCU模块7开始处理被测物与装置的距离与像素点的关系，利用拟合好的算法，以距离为参照标准、像素点为变形后的尺寸大小，较为精确地计算出被测物体的尺寸大小等信息；

S3，测量完成后，装置发出声光提示，在显示屏8上显示出被测物体的形状、尺寸大小等信息。

自动控制模式的控制方法包括如下步骤：

S4，传送带将被测物体传送至定位测量装置的OpenMV摄像头3的可视范围内，此时，OpenMV摄像头3将获取被测物体的坐标信息，经过主控MCU模块7处理后，二维云台2将自动转动角度，自主追踪被测物体，直至激光光源的光点与被测物体的中心点重合；

S5，当激光光源的光点与被测物体的中心点重合后，定位测量装置的OpenMV摄像头3将获取被测物体的形状信息以及像素点数据，激光测距模块6和超声波测距模块5将获取装置与被测物体的距离数据；

S6，主控MCU模块7开始处理被测物与装置的距离与像素点的关系，利用拟合好的算法，以距离为参照标准、像素点为变形后的尺寸大小，较为精确地计算出被测物体的尺寸大小等信息；

S7，测量完成后，装置发出声光提示，在显示屏8上显示出被测物体的形状、尺寸大小等信息；

S8，被测物体移出OpenMV摄像头3的视野范围后，装置将等待另一被测物体进入OpenMV摄像头3的视野范围，并重复执行S4至S7步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的定位测量装置使用非接触式测量方式，避免了产品在检测过程中的触碰而产生的二次伤害；

2.本发明的定位测量装置比传统的测量手段的测量效率高，特别是可对传送带上的产品自动进行测量，从而有效地提高了工业产品的检测效率；

3.本发明的定位测量装置便于携带、易于安装，且制作成本较低。