非接觸物體尺寸形態測量

玉林師范學院物理與電信工程學院 廣西 玉林 537000

1 引言

目前市場而言，物體的尺寸測量需要人工進行測量，對于一些難測量、危險性的物體則不宜采用人工測量且測量速度慢，所以我們想制造一個非接觸物體尺寸形態測量的裝置，該裝置就很好的解決了前面人工測量的不足，又因為是數字圖像處理，計算機識別，因而采集速度較快。通過STM32F407單片機接收攝像頭和測距模塊采集回來的數據進行處理，需要搜索幾何位置時，單片機就發指令給二維云臺從而帶動攝像頭、測距和激光，單片機再對傳回來的數據進行處理，最后通過語音播報。不但構思巧妙合理，而且作業效率高。該裝置具有很大的開發前景。

2 系統結構

本系統主要以STM32F407單片機作為非接觸物體尺寸形態測量裝置的核心，STM32F407單片機對Open MV攝像頭采集傳回的數據進行處理，一旦識別到幾何形狀或物體就顯示在TFT液晶屏上并發送指令給語音系統，JQ8900語音系統執行事先設計的流程運行這是靜態幾何的執行操作。VL53L1X測距模塊在整個過程一直都在采集數據同時一直反饋STM3232F407單片機再顯示在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。如果是對于動態幾何來說，可以通過STM32F407發指令給二維云臺系統帶動攝像頭進行幾何尋找。找到了幾何形狀后，云臺停止運動，進行靜態物體的執行操作。通過給STM32F407單片機系統供5伏穩壓直流電源，從而給攝像頭系統、顯示系統和語音系統供電。二維云臺則采用單獨12伏穩壓直流電源進行供電。

3 原理分析

當按下測量鍵時Open MV攝像頭開始對中心線上的物體進行識別捕處理，獲取到物體的尺寸、形狀和像素點，同時激光測距模塊向物體發射光脈沖得到測量頭中心點與被測物體之間的距離，再將這些信息通過串行通信傳輸到stm32F407單片機處理，單片機再把信息發送到TFT液晶顯示。對于第三和第四，則需要通過舵機的轉動來完成。當物體放置在被測目標放置區的任意位置，則當按下測量鍵時，通過二維云臺帶動攝像頭開始捕捉引導標識所在圖像，然后用Open MV進行相應的圖像處理算法處理圖像，獲得引導標識在捕捉圖像中的位置，將位置傳送給STM32F407單片機，控制舵機轉動調整攝像頭，直到引導標識處于圖像正中心時，測量被測物體的尺寸形狀顏色信息，完成非接觸識別的各項要求。

4 非接觸式物體尺寸、形狀測量方法

非接觸式物體尺寸、形狀測量通過Open MV在物體放置區任意位置對正方形、圓形和正三角形的尺寸、形狀和顏色進行識別。先通過找最大線段的算法找出背景，然后在背景內通過色塊的大小找出目標的形狀，再之后用對應的矩形和圓來畫出感性區同時標出目標的中心點。最后把形狀和中心坐標反饋給stm32F407，進行數據處理顯示再液晶屏幕。

尺寸計算公式如下:

背景板的寬度已知為一米；被測物體選用35cm。

5 主控模塊

采用32位STM32F407單片機，STM32F407有256Kram，1M ROM，主頻也很高，達到168M，因此運算能力十分強大。芯片上外設豐富，定時器多達14個或17個，PWM功能強大，其ADC精度也達到12位，還有DA模塊、實時時鐘，較高檔次的還有浮點運算單元。DSP功能特別是DMA控制器，將CPU從繁忙的數據中轉中解脫出來另外還有FMSC內存接口。

6 軟件設計流程

靜態時，開始→初始化各個函數→測量鍵是否按下→幾何判斷、進行測距→對識別到的幾何進行語音播報，TFT液晶顯示該幾何的尺寸和測量距離→結束。

動態時，開始→初始化各個函數→測量鍵是否按下→幾何判斷、進行測距→對識別不到到幾何→二維云臺→幾何判斷、進行測距→對識別到的幾何進行語音播報，TFT液晶顯示該幾何的尺寸和測量距離→結束。

7 結束語

在今年我國進入創新型國家，2035年進入科技創新型國家前列，2050年要成為世界科技強國，這一步步的實現，離不開我們每一個人辛苦付出。在傳統的基礎上進行創新和改造的非接觸物體測量尺寸形態測量也是科技創新的一種，并且該技術的技術強，要求軟件編程能力十分扎實。該技術也是比較新，實用性強，可以應用于各個領域，因此具有很好的發展前景。