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    非接觸物體尺寸形態(tài)測(cè)量

    2021-01-12 12:22:40
    關(guān)鍵詞:云臺(tái)測(cè)距形狀

    玉林師范學(xué)院物理與電信工程學(xué)院 廣西 玉林 537000

    1 引言

    目前市場(chǎng)而言,物體的尺寸測(cè)量需要人工進(jìn)行測(cè)量,對(duì)于一些難測(cè)量、危險(xiǎn)性的物體則不宜采用人工測(cè)量且測(cè)量速度慢,所以我們想制造一個(gè)非接觸物體尺寸形態(tài)測(cè)量的裝置,該裝置就很好的解決了前面人工測(cè)量的不足,又因?yàn)槭菙?shù)字圖像處理,計(jì)算機(jī)識(shí)別,因而采集速度較快。通過(guò)STM32F407單片機(jī)接收攝像頭和測(cè)距模塊采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,需要搜索幾何位置時(shí),單片機(jī)就發(fā)指令給二維云臺(tái)從而帶動(dòng)攝像頭、測(cè)距和激光,單片機(jī)再對(duì)傳回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最后通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)。不但構(gòu)思巧妙合理,而且作業(yè)效率高。該裝置具有很大的開(kāi)發(fā)前景。

    2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    本系統(tǒng)主要以STM32F407單片機(jī)作為非接觸物體尺寸形態(tài)測(cè)量裝置的核心,STM32F407單片機(jī)對(duì)Open MV攝像頭采集傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,一旦識(shí)別到幾何形狀或物體就顯示在TFT液晶屏上并發(fā)送指令給語(yǔ)音系統(tǒng),JQ8900語(yǔ)音系統(tǒng)執(zhí)行事先設(shè)計(jì)的流程運(yùn)行這是靜態(tài)幾何的執(zhí)行操作。VL53L1X測(cè)距模塊在整個(gè)過(guò)程一直都在采集數(shù)據(jù)同時(shí)一直反饋STM3232F407單片機(jī)再顯示在TFT液晶屏人可以在攝像頭配套的液晶屏上觀察所拍到的視野。如果是對(duì)于動(dòng)態(tài)幾何來(lái)說(shuō),可以通過(guò)STM32F407發(fā)指令給二維云臺(tái)系統(tǒng)帶動(dòng)攝像頭進(jìn)行幾何尋找。找到了幾何形狀后,云臺(tái)停止運(yùn)動(dòng),進(jìn)行靜態(tài)物體的執(zhí)行操作。通過(guò)給STM32F407單片機(jī)系統(tǒng)供5伏穩(wěn)壓直流電源,從而給攝像頭系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和語(yǔ)音系統(tǒng)供電。二維云臺(tái)則采用單獨(dú)12伏穩(wěn)壓直流電源進(jìn)行供電。

    3 原理分析

    當(dāng)按下測(cè)量鍵時(shí)Open MV攝像頭開(kāi)始對(duì)中心線(xiàn)上的物體進(jìn)行識(shí)別捕處理,獲取到物體的尺寸、形狀和像素點(diǎn),同時(shí)激光測(cè)距模塊向物體發(fā)射光脈沖得到測(cè)量頭中心點(diǎn)與被測(cè)物體之間的距離,再將這些信息通過(guò)串行通信傳輸?shù)絪tm32F407單片機(jī)處理,單片機(jī)再把信息發(fā)送到TFT液晶顯示。對(duì)于第三和第四,則需要通過(guò)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成。當(dāng)物體放置在被測(cè)目標(biāo)放置區(qū)的任意位置,則當(dāng)按下測(cè)量鍵時(shí),通過(guò)二維云臺(tái)帶動(dòng)攝像頭開(kāi)始捕捉引導(dǎo)標(biāo)識(shí)所在圖像,然后用Open MV進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理算法處理圖像,獲得引導(dǎo)標(biāo)識(shí)在捕捉圖像中的位置,將位置傳送給STM32F407單片機(jī),控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整攝像頭,直到引導(dǎo)標(biāo)識(shí)處于圖像正中心時(shí),測(cè)量被測(cè)物體的尺寸形狀顏色信息,完成非接觸識(shí)別的各項(xiàng)要求。

    4 非接觸式物體尺寸、形狀測(cè)量方法

    非接觸式物體尺寸、形狀測(cè)量通過(guò)Open MV在物體放置區(qū)任意位置對(duì)正方形、圓形和正三角形的尺寸、形狀和顏色進(jìn)行識(shí)別。先通過(guò)找最大線(xiàn)段的算法找出背景,然后在背景內(nèi)通過(guò)色塊的大小找出目標(biāo)的形狀,再之后用對(duì)應(yīng)的矩形和圓來(lái)畫(huà)出感性區(qū)同時(shí)標(biāo)出目標(biāo)的中心點(diǎn)。最后把形狀和中心坐標(biāo)反饋給stm32F407,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理顯示再液晶屏幕。

    尺寸計(jì)算公式如下:

    背景板的寬度已知為一米;被測(cè)物體選用35cm。

    5 主控模塊

    采用32位STM32F407單片機(jī),STM32F407有256Kram,1M ROM,主頻也很高,達(dá)到168M,因此運(yùn)算能力十分強(qiáng)大。芯片上外設(shè)豐富,定時(shí)器多達(dá)14個(gè)或17個(gè),PWM功能強(qiáng)大,其ADC精度也達(dá)到12位,還有DA模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘,較高檔次的還有浮點(diǎn)運(yùn)算單元。DSP功能特別是DMA控制器,將CPU從繁忙的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)中解脫出來(lái)另外還有FMSC內(nèi)存接口。

    6 軟件設(shè)計(jì)流程

    靜態(tài)時(shí),開(kāi)始→初始化各個(gè)函數(shù)→測(cè)量鍵是否按下→幾何判斷、進(jìn)行測(cè)距→對(duì)識(shí)別到的幾何進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào),TFT液晶顯示該幾何的尺寸和測(cè)量距離→結(jié)束。

    動(dòng)態(tài)時(shí),開(kāi)始→初始化各個(gè)函數(shù)→測(cè)量鍵是否按下→幾何判斷、進(jìn)行測(cè)距→對(duì)識(shí)別不到到幾何→二維云臺(tái)→幾何判斷、進(jìn)行測(cè)距→對(duì)識(shí)別到的幾何進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào),TFT液晶顯示該幾何的尺寸和測(cè)量距離→結(jié)束。

    7 結(jié)束語(yǔ)

    在今年我國(guó)進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家,2035年進(jìn)入科技創(chuàng)新型國(guó)家前列,2050年要成為世界科技強(qiáng)國(guó),這一步步的實(shí)現(xiàn),離不開(kāi)我們每一個(gè)人辛苦付出。在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和改造的非接觸物體測(cè)量尺寸形態(tài)測(cè)量也是科技創(chuàng)新的一種,并且該技術(shù)的技術(shù)強(qiáng),要求軟件編程能力十分扎實(shí)。該技術(shù)也是比較新,實(shí)用性強(qiáng),可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,因此具有很好的發(fā)展前景。

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