本發(fā)明涉及圖像檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種精確檢測(cè)物體平面投影的裝置和方法。

背景技術(shù)：

物體的圖像檢測(cè)裝置廣泛應(yīng)用于質(zhì)量檢驗(yàn)、流程監(jiān)控、機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化以及研發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域，如進(jìn)行皮革及紙張等尺寸、面積及形狀的測(cè)量，產(chǎn)品孔洞、缺陷的監(jiān)測(cè)，以及產(chǎn)品輪廓的獲取等。本發(fā)明提出一種精確檢測(cè)物體平面投影的裝置和方法，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)、質(zhì)量監(jiān)控、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域有著重要意義。

目前的物體圖像測(cè)量一般通過(guò)CCD工業(yè)相機(jī)獲取物體圖像，再經(jīng)由計(jì)算機(jī)圖像處理得到其投影信息。但此類裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，可測(cè)量面積有限，難以進(jìn)行等比例測(cè)量以得到精確的信息，且成本較高，所采用的方法和原理較復(fù)雜，容易出故障，對(duì)應(yīng)用產(chǎn)生不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精確檢測(cè)物體平面投影的裝置和方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，能夠精確檢測(cè)出物體的輪廓、結(jié)構(gòu)、尺寸、面積、位置等信息。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種精確檢測(cè)物體平面投影的裝置，包括光源、透明導(dǎo)電層、光敏電阻層、薄膜二極管層、導(dǎo)電層、復(fù)用電路、掃描電路、處理器和電源；所述的透明導(dǎo)電層、光敏電阻層、薄膜二極管層、導(dǎo)電層依次層疊設(shè)置；所述的透明導(dǎo)電層由均勻排列的條形透明電極組成，導(dǎo)電層由均勻排列的條形電極組成，且透明導(dǎo)電層的條形透明電極和導(dǎo)電層的條形電極的排列方向相互垂直；所述的光敏電阻層由光敏電阻陣列組成，薄膜二極管層由薄膜二極管陣列組成，對(duì)應(yīng)的光敏電阻陣列和薄膜二極管陣列上下重疊組成陣列單元，且每個(gè)陣列單元位置均位于一組條形透明電極及條形電極的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置；

所述的復(fù)用電路連接透明導(dǎo)電層的各個(gè)條形透明電極，用于對(duì)條形透明電極的電平進(jìn)行復(fù)位和讀取；所述的掃描電路連接導(dǎo)電層各個(gè)條形電極，用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)條形電極；所述的處理器分別連接并控制復(fù)用電路及掃描電路；所述的電源與復(fù)用電路、掃描電路及處理器連接并提供電能；

所述的光源與透明導(dǎo)電層相對(duì)設(shè)置，被測(cè)物體設(shè)置在光源與透明導(dǎo)電層之間。

所述的光源發(fā)出的光為平行的可見(jiàn)光、平行的紫外光或紅外光。

所述的透明導(dǎo)電層由既透明又導(dǎo)電的材料制成，如ITO、AZO等。

所述的光敏電阻層由化合物半導(dǎo)體或元素半導(dǎo)體這類光電材料制成，化合物半導(dǎo)體如CdS、CdSe、PbS、PbSe、InSb等，元素半導(dǎo)體如Si或Ge等。

所述的薄膜二極管由Ta/TaO/Ta，Ni/TiO₂/W，Ta/Ta₂O₅/Cr等薄膜結(jié)構(gòu)制成。具有單向?qū)щ姽δ?，用于避免多光點(diǎn)測(cè)量時(shí)的串?dāng)_。其正極連接導(dǎo)電層的條形電極，負(fù)極連接光敏電阻層的光敏電阻。

所述的導(dǎo)電層由導(dǎo)電材料制成，如Al、Ag等。

所述的復(fù)用電路包括數(shù)字接口、電平轉(zhuǎn)換電路和電平保持電路；數(shù)字接口與處理器連接，同時(shí)數(shù)字接口連接多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的電平轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路連接一個(gè)電平保持電路，每個(gè)電平保持電路連接透明導(dǎo)電層的一個(gè)條形透明電極，用于對(duì)條形透明電極電平的復(fù)位和讀取。

所述的處理器為微控制器、微處理器、DSP、CPLD或FPGA等。

一種精確檢測(cè)物體平面投影的裝置和方法，其步驟如下：

步驟1：打開電源，為復(fù)用電路、掃描電路及處理器提供電源；

步驟2：打開光源，使光源發(fā)射的光經(jīng)過(guò)被測(cè)物體，平行照向透明導(dǎo)電層；

步驟3：首先通過(guò)處理器控制復(fù)用電路對(duì)透明導(dǎo)電層的所有條形透明電極進(jìn)行復(fù)位；

步驟4：通過(guò)處理器控制掃描電路進(jìn)而控制導(dǎo)電層各條形電極的電平；首先選擇第一個(gè)條形電極，使第一個(gè)條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平；

步驟5：處理器控制復(fù)用電路，采集透明導(dǎo)電層各條形透明電極的電平；

步驟6：處理器對(duì)采集到的條形透明電極的電平進(jìn)行判斷，若條形透明電極的電平為設(shè)置電平，則表示該條形透明電極上存在光點(diǎn)，這些光點(diǎn)的位置分別為該條形透明電極與導(dǎo)電層第一個(gè)條形電極的交點(diǎn)，將這些光點(diǎn)的位置存儲(chǔ)于處理器內(nèi)；若測(cè)得的條形透明電極的電平為復(fù)位電平，則表示該條形透明電極上無(wú)光點(diǎn)；

步驟7：處理器處理完導(dǎo)電層選擇第一個(gè)條形電極的情況后，繼續(xù)控制復(fù)用電路對(duì)透明導(dǎo)電層的所有條形透明電極進(jìn)行復(fù)位；再控制掃描電路，選擇導(dǎo)電層的下一個(gè)條形電極，使該個(gè)條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平；此時(shí)，處理器控制復(fù)用電路，采集透明導(dǎo)電層各條形透明電極的電平，并按照步驟6的方法判斷光點(diǎn)的位置，同時(shí)將光點(diǎn)位置存儲(chǔ)于處理器內(nèi)；

步驟8：依次類推，當(dāng)處理器完成導(dǎo)電層最后一個(gè)條形電極為設(shè)置電平情況下對(duì)各光點(diǎn)所在位置的電平進(jìn)行采集、判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后，掃描結(jié)束；

步驟9：處理器根據(jù)存儲(chǔ)的各光點(diǎn)位置，反推出被測(cè)物體遮擋的光范圍，最終處理得到物體的輪廓、結(jié)構(gòu)、尺寸、面積信息，并發(fā)送至上位機(jī)。

步驟5具體包括：

步驟101.照射到透明導(dǎo)電層上的光透過(guò)透明導(dǎo)電層照射到光敏電阻層；

步驟102.被光照射到的光敏電阻層的阻值急劇減小，使得光照處透明導(dǎo)電層通過(guò)光敏電阻層及單向?qū)ǖ谋∧ざO管最終與導(dǎo)電層單向?qū)?，此時(shí)透明導(dǎo)電層條形透明電極上的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的電平即為導(dǎo)電層條形電極上相應(yīng)的光點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的電平，即為透明導(dǎo)電層上光點(diǎn)所在的條形透明電極測(cè)得的電平；

步驟103.通過(guò)處理器控制復(fù)用電路，采集透明導(dǎo)電層各條形透明電極的狀態(tài)電平，即得到光點(diǎn)所在位置。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的檢測(cè)裝置是由透明導(dǎo)電層、光敏電阻層、薄膜二極管層、導(dǎo)電層組成的檢測(cè)部件。透明導(dǎo)電層由均勻排列的條形透明電極組成，導(dǎo)電層由均勻排列的條形電極組成，且透明導(dǎo)電層的條形透明電極和導(dǎo)電層的條形電極的排列方向相互垂直；光敏電阻層、薄膜二極管層分別由光敏電阻陣列、薄膜二極管陣列組成，對(duì)應(yīng)的光敏電阻陣列和薄膜二極管陣列上下重疊組成陣列單元，且每個(gè)陣列單元位置均位于一組條形透明電極及條形電極的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。當(dāng)光照在該裝置后，光透過(guò)透明導(dǎo)電層，照射到光敏電阻層，光敏電阻層阻值急劇減小，使得光照處透明導(dǎo)電層與導(dǎo)電層之間導(dǎo)通，此時(shí)透明導(dǎo)電層條形透明電極上的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的電平即為導(dǎo)電層條形電極上相應(yīng)的光點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的電平，即為透明導(dǎo)電層上光點(diǎn)所在相應(yīng)條形透明電極測(cè)得的電平。將被測(cè)物體放置于光源和透明導(dǎo)電層之間，通過(guò)檢測(cè)透明導(dǎo)電層上的實(shí)際光點(diǎn)，可以反推出被測(cè)物體遮擋的光范圍，即得到被測(cè)物體的輪廓、結(jié)構(gòu)、尺寸、面積等信息；該裝置具有結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，可被用于質(zhì)量檢驗(yàn)、流程監(jiān)控、機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化以及研發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域。

本發(fā)明的測(cè)試方法的原理為當(dāng)電源接通，處理器控制復(fù)用電路使透明導(dǎo)電層各條形透明電極復(fù)位，并通過(guò)控制掃描電路進(jìn)而控制導(dǎo)電層各條形電極的電平。首先選擇導(dǎo)電層的第一個(gè)條形電極，使第一個(gè)條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平。此時(shí)，處理器控制復(fù)用電路，采集透明導(dǎo)電層各條形透明電極的電平，并對(duì)采集到的電平進(jìn)行判斷，若某些條形透明電極的電平為設(shè)置電平，則表示該條形透明電極上存在光點(diǎn)。這些光點(diǎn)的位置分別為該條形透明電極與導(dǎo)電層第一條形電極的交點(diǎn)，將這些光點(diǎn)的位置存儲(chǔ)于處理器內(nèi)；若測(cè)得條形透明電極的電平為復(fù)位電平，則表示該條形透明電極上無(wú)光點(diǎn)。處理器處理完導(dǎo)電層第一個(gè)條形電極為設(shè)置電平的情況后，按以上方法，再使導(dǎo)電層的第二條形電極、第三條形電極，直到最后一個(gè)條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平，依次對(duì)透明導(dǎo)電層各條形透明電極上光點(diǎn)所在位置的電平進(jìn)行采集、判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)處理器處理完導(dǎo)電層最后一個(gè)條形電極為設(shè)置電平的情況后，掃描結(jié)束。處理器根據(jù)存儲(chǔ)的各光點(diǎn)位置，處理得到物體的輪廓、結(jié)構(gòu)、尺寸、面積等信息，發(fā)送至上位機(jī)。該方法原理簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，可被用于質(zhì)量檢驗(yàn)、流程監(jiān)控、機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化以及研發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的平面示意圖；

圖3為復(fù)用電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明的導(dǎo)電原理圖。

圖中：1為光源；2為透明導(dǎo)電層；3為光敏電阻層；4為薄膜二極管層；5為導(dǎo)電層；6復(fù)用電路；7為掃描電路；8為處理器；9為電源。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述，但本發(fā)明不限于該實(shí)施例。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明具體的細(xì)節(jié)。

如圖1至圖3所示為本發(fā)明的一種精確檢測(cè)物體平面投影的裝置，包括光源1、透明導(dǎo)電層2、光敏電阻層3、薄膜二極管層4、導(dǎo)電層5、復(fù)用電路6、掃描電路7、處理器8和電源9；所述的透明導(dǎo)電層2、光敏電阻層3、薄膜二極管層4、導(dǎo)電層5依次層疊設(shè)置；所述的透明導(dǎo)電層2由均勻排列的條形透明電極組成，導(dǎo)電層5由均勻排列的條形電極組成，且透明導(dǎo)電層2的條形透明電極和導(dǎo)電層5的條形電極的排列方向相互垂直；所述的光敏電阻層3由光敏電阻陣列組成，薄膜二極管層4由薄膜二極管陣列組成，對(duì)應(yīng)的光敏電阻陣列和薄膜二極管陣列上下重疊組成陣列單元，且每個(gè)陣列單元位置均位于一組條形透明電極及條形電極的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置；

所述的復(fù)用電路6連接透明導(dǎo)電層2的各個(gè)條形透明電極，用于對(duì)條形透明電極的電平進(jìn)行復(fù)位和讀?。凰龅膾呙桦娐?連接導(dǎo)電層5各個(gè)條形電極，用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)條形電極；所述的處理器8分別連接并控制復(fù)用電路6及掃描電路7；所述的電源9與復(fù)用電路6、掃描電路7及處理器8連接并提供電能；

所述的光源1與透明導(dǎo)電層2相對(duì)設(shè)置，被測(cè)物體設(shè)置在光源1與透明導(dǎo)電層2之間。

所述的光源1發(fā)出的光為平行的可見(jiàn)光、平行的紫外光或紅外光；透明導(dǎo)電層2由既透明又導(dǎo)電的材料制成，如ITO、AZO、FTO等；光敏電阻層3由化合物半導(dǎo)體或元素半導(dǎo)體這類光電材料制成，化合物半導(dǎo)體如CdS、CdSe、PbS、PbSe、InSb等，元素半導(dǎo)體如Si或Ge等；導(dǎo)電層5由導(dǎo)電材料制成，如Al、Ag等。

所述的薄膜二極管層4由Ta/TaO/Ta，Ni/TiO₂/W，Ta/Ta₂O₅/Cr等薄膜結(jié)構(gòu)制成。具有單向?qū)щ姽δ堋Ｈ鐖D4所示的原理圖中，薄膜二極管層4的正極連接導(dǎo)電層5的條形電極，負(fù)極連接光敏電阻層3的光敏電阻。當(dāng)光敏電阻受光時(shí)，對(duì)應(yīng)透明導(dǎo)電層2條形透明電極與導(dǎo)電層5條形電極之間光敏電阻阻值急劇減小，光照處透明導(dǎo)電層2與導(dǎo)電層5之間單向?qū)?，受光位置可以被檢出，薄膜二極管用于避免多點(diǎn)測(cè)量時(shí)的串?dāng)_。

所述的復(fù)用電路6具有復(fù)位條形透明電極的電平和檢測(cè)電極電平的功能，如圖3所示，復(fù)用電路6包括數(shù)字接口、電平轉(zhuǎn)換電路和電平保持電路。數(shù)字接口與處理器8連接，同時(shí)數(shù)字接口連接多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的電平轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路連接一個(gè)電平保持電路，每個(gè)電平保持電路連接透明導(dǎo)電層2的一個(gè)條形透明電極。電平轉(zhuǎn)換電路可以將與處理器兼容的3.3v或5v電平轉(zhuǎn)換為電極需要的電平，同時(shí)可設(shè)置為輸入和輸出模式，用于對(duì)電極電平的復(fù)位和讀取。電平保持電路可以避免電極電平波動(dòng)影響測(cè)量結(jié)果。

所述的處理器8為微控制器、微處理器、DSP、CPLD或FPGA等。

一種基于精確檢測(cè)物體平面投影的裝置的測(cè)量方法，步驟如下：

步驟1：打開電源9，為復(fù)用電路6、掃描電路7及處理器8提供電源；

步驟2：打開光源1，使光源1發(fā)射的光經(jīng)過(guò)被測(cè)物體，平行照向透明導(dǎo)電層2；

步驟3：首先通過(guò)處理器8控制復(fù)用電路6對(duì)透明導(dǎo)電層2的所有條形透明電極進(jìn)行復(fù)位；

步驟4：通過(guò)處理器8控制掃描電路7進(jìn)而控制導(dǎo)電層5各條形電極的電平；首先選擇第一個(gè)條形電極，使第一個(gè)條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平；

步驟5：處理器8控制復(fù)用電路6，采集透明導(dǎo)電層2各條形透明電極的電平，具體包括：

步驟101.照射到透明導(dǎo)電層2上的光透過(guò)透明導(dǎo)電層2照射到光敏電阻層3；

步驟102.被光照射到的光敏電阻層3的阻值急劇減小，使得光照處透明導(dǎo)電層2通過(guò)光敏電阻層3及單向?qū)ǖ谋∧ざO管層4最終與導(dǎo)電層5單向?qū)?，此時(shí)透明導(dǎo)電層2條形透明電極上的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的電平即為導(dǎo)電層5條形電極上相應(yīng)的光點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的電平，即為透明導(dǎo)電層2上光點(diǎn)所在的條形透明電極測(cè)得的電平；

步驟103.通過(guò)處理器8控制復(fù)用電路6，采集透明導(dǎo)電層2各條形透明電極的狀態(tài)電平。

步驟6：處理器8對(duì)采集到的條形透明電極的電平進(jìn)行判斷，若條形透明電極的電平為設(shè)置電平，則表示該條形透明電極上存在光點(diǎn)，這些光點(diǎn)的位置分別為該條形透明電極與導(dǎo)電層5第一個(gè)條形電極的交點(diǎn)，將這些光點(diǎn)的位置存儲(chǔ)于處理器8內(nèi)；若測(cè)得的條形透明電極的電平為復(fù)位電平，則表示該條形透明電極上無(wú)光點(diǎn)；

步驟7：處理器8處理完導(dǎo)電層5選擇第一個(gè)條形電極的情況后，繼續(xù)控制復(fù)用電路6對(duì)透明導(dǎo)電層2的所有條形透明電極進(jìn)行復(fù)位；再控制掃描電路7，選擇導(dǎo)電層5的下一個(gè)條形電極，使該個(gè)條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平；此時(shí)，處理器8控制復(fù)用電路6，采集透明導(dǎo)電層2各條形透明電極的電平，并按照步驟6的方法判斷光點(diǎn)的位置，同時(shí)將光點(diǎn)位置存儲(chǔ)于處理器8內(nèi)；

步驟8：依次類推，當(dāng)處理器8完成導(dǎo)電層5最后一個(gè)條形電極為設(shè)置電平情況下對(duì)各光點(diǎn)所在位置的電平進(jìn)行采集、判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后，掃描結(jié)束；

步驟9：處理器8根據(jù)存儲(chǔ)的各光點(diǎn)位置，反推出被測(cè)物體遮擋的光范圍，得到物體的輪廓、結(jié)構(gòu)、尺寸、面積信息，并發(fā)送至上位機(jī)。

本發(fā)明由光源1、透明導(dǎo)電層2、光敏電阻層3、薄膜二極管層4、導(dǎo)電層5、復(fù)用電路6、掃描電路7、處理器8、電源9組成；所述的透明導(dǎo)電層2由均勻排列的條形透明電極組成，導(dǎo)電層5由均勻排列的條形電極組成，且透明導(dǎo)電層2的條形透明電極和導(dǎo)電層5的條形電極的排列方向相互垂直；所述的光敏電阻層3由光敏電阻陣列組成，薄膜二極管層4由薄膜二極管陣列組成，對(duì)應(yīng)的光敏電阻陣列和薄膜二極管陣列上下重疊組成陣列單元，且每個(gè)陣列單元位置均位于一組條形透明電極及條形電極的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。

測(cè)量原理是：光照在該裝置后，光透過(guò)透明導(dǎo)電層2，照射到光敏電阻層3，光敏電阻層3阻值急劇減小，使得光照處透明導(dǎo)電層2與導(dǎo)電層5之間單向?qū)ǎ藭r(shí)透明導(dǎo)電層2條形透明電極上的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的電平即為導(dǎo)電層5條形電極上相應(yīng)的光點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的電平，即為透明導(dǎo)電層2光點(diǎn)所在的各條形透明電極測(cè)得的電平。處理器8控制掃描電路7進(jìn)而控制導(dǎo)電層5各條形電極的電平。首先選擇導(dǎo)電層5的第一個(gè)條形電極，使第一條形電極為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平，并采集透明導(dǎo)電層2各條形透明電極的電平。當(dāng)測(cè)得條形透明電極的電平為設(shè)置電平，則表示該條形透明電極上存在光點(diǎn)，這些光點(diǎn)的位置分別為該條形透明電極與導(dǎo)電層5第一條形電極的交點(diǎn)，其位置被存儲(chǔ)在處理器8內(nèi)；若測(cè)得條形透明電極的電平為復(fù)位電平，則該條形透明電極上無(wú)光點(diǎn)。處理器8處理完導(dǎo)電層5第一條形電極的情況后，按以上方法，再使導(dǎo)電層5的第二條形電極，第三條形電極直到最后一個(gè)條形電極依次為設(shè)置電平，其他條形電極為復(fù)位電平，依次對(duì)透明導(dǎo)電層2各光點(diǎn)所在位置的電平進(jìn)行采集、判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)處理器8處理完導(dǎo)電層最后一個(gè)條形電極為設(shè)置電平的情況后，掃描結(jié)束。處理器根據(jù)存儲(chǔ)的各光點(diǎn)位置，處理得到物體的輪廓、結(jié)構(gòu)、尺寸、面積等信息，發(fā)送至上位機(jī)。

該方法和裝置具有結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，可被用于質(zhì)量檢驗(yàn)、流程監(jiān)控、機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化以及研發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域。

以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。