物料高度及平整度测量系统、测量方法及其自校准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107167079A(43)申请公布日2017.09.15(21)申请号201710394819.4(22)申请日2017.05.30(71)申请人常州高晟传感技术有限公司地址213164江苏省常州市武进区常武中路18号常州科教城哈工大铭赛科技大厦C区南楼403(72)发明人赵辉陶卫万松王中奇(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)G01B11/30(2006.01)G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称物料高度及平整度测量系统、测量方法及其自校准方法(57)摘要本发明提供了一种物料高度及平整度测量系统、测量方法及其自校准方法，包括激光轮廓传感器、旋转机构、电机及控制器，其中，所述激光轮廓传感器设置于所述旋转机构的下方，并位于被测物料的正上方，所述旋转机构的转轴线、激光轮廓传感器的测量线以及放置物料的料桶中心线三线重合，所述电机设置于所述旋转机构的上方，所述控制器分别与所述电机以及所述激光轮廓传感器相连，所述电机在所述控制器的控制下带动所述旋转机构转动，所述控制器读取所述激光轮廓传感器的测量结果，从而得到物料的高度及平整度信息，本发明基于线激光的自旋扫描式测量，实现超大范围的物料高度及平整度同步检测，具有更高的测量精度、更快的测量速度及更好的适应性。CN107167079ACN107167079A权利要求书1/2页1.一种物料高度及平整度测量系统，其特征在于，包括激光轮廓传感器(1)、旋转机构(2)、电机(3)及控制器(4)，其中，所述激光轮廓传感器(1)设置于所述旋转机构(2)的下方，并位于被测物料的正上方，所述旋转机构(2)的转轴线、激光轮廓传感器(1)的测量线以及放置物料的料桶(6)中心线三线重合，所述电机(3)设置于所述旋转机构(2)的上方，所述控制器(4)分别与所述电机(3)以及所述激光轮廓传感器(1)相连，所述电机(3)在所述控制器(4)的控制下带动所述旋转机构(2)转动，所述控制器(4)读取所述激光轮廓传感器(1)的测量结果，从而得到物料的高度及平整度信息。2.根据权利要求1所述的物料高度及平整度测量系统，其特征在于，所述激光轮廓传感器(1)包括激光器(101)、发射镜组(102)、接收镜组(103)、CMOS面阵传感器(104)及处理单元(105)，所述激光器(101)发出的一束激光经所述发射镜组(102)后形成一束具有一定扇形角和一定宽度的线激光投向所述料桶(6)，在所述料桶(6)的顶部、料桶(6)的侧壁以及物料的表面形成一条轮廓线，该轮廓线通过所述接收镜组(103)后在所述CMOS面阵传感器(104)上成像，得到一幅包括该轮廓线在内的完整图像数据，经所述处理单元(105)的处理后得到物料表面及料桶(6)顶部边缘的外轮廓数据，并将该外轮廓数据传输到所述控制器(4)中。3.根据权利要求2所述的物料高度及平整度测量系统，其特征在于，所述发射镜组(102)产生的线激光的宽度为物料颗粒平均直径的2-3倍。4.根据权利要求1所述的物料高度及平整度测量系统，其特征在于，还包括用于调节所述激光轮廓传感器(1)高度及水平位置的支架(5)。5.根据权利要求2所述的物料高度及平整度测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：由所述激光器(101)发出的一束激光经所述发射镜组(102)后形成一束具有一定扇形角和一定宽度的线激光投向所述料桶(6)，在所述料桶(6)的顶部、料桶(6)的侧壁以及物料的表面形成一条轮廓线，该轮廓线通过所述接收镜组(103)后在所述CMOS面阵传感器(104)上成像，得到一幅包括该轮廓线在内的完整图像数据，经所述处理单元(105)的处理后得到物料表面及料桶(6)顶部边缘的外轮廓数据，并将该外轮廓数据传输到所述控制器(4)中，所述控制器(4)通过数据处理得到物料表面相对于所述料桶(6)顶部的高度值及物料本身在该轮廓线截面上的平整度信息；S2：所述控制器(4)控制所述电机(3)带动所述旋转机构(2)及所述激光轮廓传感器(1)转动，所述激光轮廓传感器(1)发出的线激光以所述料桶(6)的中心线为中心，对整个物料表面进行扫描，得到各角度位置上的物料表面相对于所述料桶(6)顶部的高度值及物料本身在该轮廓线截面上的平整度信息；S3：当所述旋转机构(2)转动达360°后，所述控制器(4)控制所述旋转机构(2)停止转动，所述控制器(4)通过三维重构得到整个物料表面的三维形状，并得到完整的物料高度与平整度信息。6.根据权利要求1所述的物料高度及平整度测量系统的自校准方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：清空所述料桶(6)中的所有物料；S2：所述激光轮廓传感器(1)的线激光投向空的