一种非接触物体尺寸形态测量装置
技术领域
本发明属于机器视觉测量技术领域，涉及一种非接触物体尺寸形态测量装置。
背景技术
目前测量物体的长度，需要用量具在物体上进行实地测量，一些被测量物体在高处，或者在远处难以靠近，要测量他们的外形尺寸比较困难。比如研究各种动植物时，有时需要把动物捕捉来，或者把植物采集来，然后进行长度等数据的测量，这样会对动植物造成一定的伤害，还有些植物在人不易进入的地方，比如荷花生长在水里，我们很难去采集，观赏珍贵文物时，是不允许直接触碰的，我们也无法测量文物的尺寸数据。
发明内容
本发明针对现有技术的不足提出一种非接触物体尺寸形态测量装置，通过摄像头及树莓派模块获取观测物体的像素信息，激光测距模块获取距离信息，运用拟合算法推算出观测物体的真实尺寸。
本发明电路技术方案为：一种非接触物体尺寸形态测量装置，包括摄像头及角度控制模块、树莓派4、单片机最小系统、激光测距模块组成。树莓派获取并识别摄像头采集的各种图像信息，进行预处理并通过串口传回物体的位置、形状等信息，激光测距模块通过串口传回距离信息，运用拟合算法，利用传回的数据得到观测物体的实际形态、尺寸信息。所述角度控制模块是由舵机组成二维云台，单片机分析接收到的信息控制舵机转动可实现对目标的锁定。通过人机交互界面控制摄像头识别和数据记录，通过图像显示界面展示测量数据。
进一步地，所述单片机最小系统是由STM32F103CET6为控制核心，与树莓派串口通信，获取图形数据信息并进行分析，与激光测距模块串口通信获取距离信息，连接屏幕和键盘作为显示和输入，控制舵机转动实现扫描图形和将激光移动到几何中心点。
进一步地，所述摄像头及角度控制模块是由舵机组成的二维云台固定摄像头，两个自由度的云台可实现水平和垂直转动，云台上部固定摄像头和激光测距模块。
进一步地，所述树莓派4与摄像头通过USB端口连接，树莓派4安装有OpenCV对摄像头采集的图像进行预处理，处理后的数据通过串口传给单片机系统。
进一步地，所述激光测距模块选用摩天MyAntenna激光测距模块，是一种高精度工业红红外线测距传感器激光模组，将距离信息通过串口传给单片机系统。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图；
图2为本发明的背面结构示意图；
图3为本发明的电路连接结构示意图；
图中：1、二维云台；2、摄像头；3、激光测距模块；4、电路主体外壳；5、电池上电按钮；6、降压模块上电按钮；7、充电宝上电按钮；8、舵机运动控制按钮；9、数据处理按钮； 10、OLED屏幕。
具体实施方式
为使本发明的工作流程、技术方案更加清晰明了，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1-3，其中，一种非接触物体尺寸形态测量装置，包括摄像头及角度控制模块、树莓派4、单片机最小系统、激光测距模块组成。树莓派获取并识别摄像头采集的各种图像信息，进行预处理并通过串口传回物体的位置、形状等信息，激光测距模块通过串口传回距离信息，运用拟合算法，利用传回的信息得到观测物体的实际形态、尺寸信息。所述角度控制模块是由舵机组成二维云台，单片机分析接收到的信息控制舵机转动可实现对目标的锁定。通过人机交互界面控制摄像头识别和数据记录，通过图像显示界面展示测量数据。
其中，非接触物体尺寸形态测量装置工作原理：(1)按下各个模块的电源按键进行上电处理，其中使用两节18650电池给舵机提供7.2V-8.4V电压，使用降压模块LM2596将电池电压降到5V给激光模块供电，使用AMS1117稳压电路给单片机供电，树莓派4使用充电宝供电； (2)使用安装有OpenCV的树莓派4连接USB摄像头，对摄像头采集到的图像进行识别处理，将处理后的像素信息通过串口传给单片机；(3)按下舵机控制按钮，单片机开始根据树莓派传回的数据信息控制舵机转动，将摄像头和激光测距模块对准物体的几何中心，激光测距模块通过串口将距离信息传给单片机；(4)按下数据处理按钮，单片机利用拟合算法，将像素数据和距离数据拟合分析，推算出观测物体的实际形态和尺寸，将结果数据通过128*64的 OLED屏幕进行显示。
其中，单片机最小系统是由STM32F103CET6为控制核心，与树莓派串口通信，获取图形数据信息并进行分析，与激光测距模块串口通信获取距离信息，连接屏幕和键盘作为显示和输入，控制舵机转动实现扫描图形和将激光移动到几何中心点。
其中，摄像头及角度控制模块是由舵机组成的二维云台固定摄像头，单片机根据传回的像素信息，计算得所需给舵机发送的方波信号控制其旋转，将摄像头和激光测距模块移动到几何中心处。
其中，树莓派4与摄像头通过USB端口连接，树莓派4安装有OpenCV对摄像头采集的图像进行预处理，处理后的数据通过串口传给单片机系统。
其中，激光测距模块选用摩天MyAntenna激光测距模块，是一种高精度工业红红外线测距传感器激光模组，将距离信息通过串口传给单片机系统。
本装置实现了远距离非接触式测量物体形态、尺寸的目的，具有简单实用的优点。
