[发明专利]一种物体位置检测装置及其检测方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种位置检测系统，尤其是涉及一种物体位置检测装置及其检测方法。

背景技术：

随着现代视觉理论和技术的发展，人们现在不仅能模拟人眼能完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能胜任的工作，比如在钢铁冶炼、石油化工、玻璃工业等工业中我们常常需要测量熔融液位或料位的高度，但是由于高温高压的恶劣环境，这些工作很难由我们亲自完成，必须由机器来代替我们完成。

目前就钢水等液位测量而言，常用的液位测量方法基本还是用电涡流探头测量、浮球法测量、同位素式测量和雷达测量的方法。

电涡流式钢水液面计，安全性高，安装和操作都相对简单。但是在使用电涡流式测量方法时其探头离滚烫的钢水液面不超过100毫米，一旦发生溢钢就很容易损坏，另外用这种方法测量是无法进行自动开浇的。

浮子式钢水液面计，使用耐火材料制成的浮子置于结晶器内、悬浮在钢液表面上，当液面上升时，靠钢水的浮力使浮子上升；当液面下降时，则靠浮子的自重下降。通过连接在浮子上的杠杆推动增速机构，并带动电位计旋转，使它的触点移动，则电位计的输出电阻随之变化。将电位计的输出电阻变化，通过平衡电桥电路，变换成与钢水液面变化相对应的电压信号，经标定即可实现测量。但是同样直接在沸腾的钢液中放入浮球的浮球法测量仪也很容易损坏，并且一旦损坏就必须停产维修，这给工厂带来很大的经济损失。

同位素测量方法采用了放射性同位素，虽然这种方法特别适用于高温、高压等恶劣情况下适用，但是放射性物质总是对人有伤害的，即使防护作用做得再好，也很难避免。此外此种仪器需安装在结晶器内一旦损坏也需停产维修，运行成本高，投资回收难。

雷达测量通过测量发射波与反射波之间的延时来确定天线与反射面之间距离。但是其很容易受环境的影响，不适用于高温、多粉尘及液态环境。

发明内容：

发明目的：本发明针对现有技术的不足，提供一种安全、可靠、且实用、易维护、低成本的、非接触式的一种物体位置检测装置及其检测方法。

技术方案：为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种物体位置检测装置，它包括安装在待测物体位置的上方或前方的支架、图像采集设备和影像投影设备，其中图像采集设备和影像投影设备均被固定在支架上，镜头角度可调整。用于采集物体表面投影图像的图像采集设备安装在支架上并通过通信线缆和计算机相连接，图像采集设备可以是摄像头或数码相机。为了能精确计算出图像采集设备到待测物体或液面之间的距离，首先必须调整图像采集设备和影像投影设备的镜头角度，使其与待测物体保持垂直。为此影像投影设备先投影同心圆或其他图形到待测物体表面上，用图像采集设备采集图片传送到计算机中，根据物体或液面上的投影图像会随着镜头角度的变换而产生不同的形变来判断镜头是否已与被测物体或液面垂直；垂直检测完毕后变可进行距离的测量，同样投影设备投影同心圆或其他图形到待测物体表面上，待测物体或液面上的影像会随距离的远近的变化而变化，据此我们用图像采集设备采集其图像并传入计算机中，由图像模式识别系统对图像进行相应处理后便可得出图像采集设备到待测物体距离。

所述的投影设备为激光发射器，投影平行光源投影，投影图形可以为等间距的同心圆、等间距的平行光线或若干在一条直线上等间距的的光点。

一种位置检测装置的检测方法，该方法包括以下步骤：(a)开始，将支架固定在待测物体上方或者前方，图像采集设备、影像投影设备固定在支架上；(b)影像投影设备投影同心圆或其他图形到待测物体或液面上，拍摄照片，将拍摄的照片传送到计算机；(c)计算机处理拍摄的照片，判断镜头是否与待测物体垂直，是则进入步骤e，否则进入步骤d；(d)调整图像采集设备和影像投影设备的镜头角度使得镜头与待测物体垂直；(e)图像采集设备重新再采集一张此时待测物体或液面上投影图形的照片，将采集到得照片传送至计算机；(f)计算机对图片进行处理，由图像模式识别系统对图像进行相应处理后得出图像采集设备到待测物体距离，图像识别系统对图像进行处理的方法是算出图像上同心圆的最大直径D、平行线最远的两条直线之间的距离D或者最大两点之间的距离D，通过距离D代入到设定好的数学模型中，计算出物体的位置，数学模型是根据投影图形的实际大小来设定的；(g)是否退出程序，否则进入步骤e，是则结束。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的方法流程图；

具体实施方式：

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式：