非接触物体尺寸形态测量

玉林师范学院物理与电信工程学院 广西 玉林 537000

1 引言

目前市场而言，物体的尺寸测量需要人工进行测量，对于一些难测量、危险性的物体则不宜采用人工测量且测量速度慢，所以我们想制造一个非接触物体尺寸形态测量的装置，该装置就很好的解决了前面人工测量的不足，又因为是数字图像处理，计算机识别，因而采集速度较快。通过STM32F407单片机接收摄像头和测距模块采集回来的数据进行处理，需要搜索几何位置时，单片机就发指令给二维云台从而带动摄像头、测距和激光，单片机再对传回来的数据进行处理，最后通过语音播报。不但构思巧妙合理，而且作业效率高。该装置具有很大的开发前景。

2 系统结构

本系统主要以STM32F407单片机作为非接触物体尺寸形态测量装置的核心，STM32F407单片机对Open MV摄像头采集传回的数据进行处理，一旦识别到几何形状或物体就显示在TFT液晶屏上并发送指令给语音系统，JQ8900语音系统执行事先设计的流程运行这是静态几何的执行操作。VL53L1X测距模块在整个过程一直都在采集数据同时一直反馈STM3232F407单片机再显示在TFT液晶屏人可以在摄像头配套的液晶屏上观察所拍到的视野。如果是对于动态几何来说，可以通过STM32F407发指令给二维云台系统带动摄像头进行几何寻找。找到了几何形状后，云台停止运动，进行静态物体的执行操作。通过给STM32F407单片机系统供5伏稳压直流电源，从而给摄像头系统、显示系统和语音系统供电。二维云台则采用单独12伏稳压直流电源进行供电。

3 原理分析

当按下测量键时Open MV摄像头开始对中心线上的物体进行识别捕处理，获取到物体的尺寸、形状和像素点，同时激光测距模块向物体发射光脉冲得到测量头中心点与被测物体之间的距离，再将这些信息通过串行通信传输到stm32F407单片机处理，单片机再把信息发送到TFT液晶显示。对于第三和第四，则需要通过舵机的转动来完成。当物体放置在被测目标放置区的任意位置，则当按下测量键时，通过二维云台带动摄像头开始捕捉引导标识所在图像，然后用Open MV进行相应的图像处理算法处理图像，获得引导标识在捕捉图像中的位置，将位置传送给STM32F407单片机，控制舵机转动调整摄像头，直到引导标识处于图像正中心时，测量被测物体的尺寸形状颜色信息，完成非接触识别的各项要求。

4 非接触式物体尺寸、形状测量方法

非接触式物体尺寸、形状测量通过Open MV在物体放置区任意位置对正方形、圆形和正三角形的尺寸、形状和颜色进行识别。先通过找最大线段的算法找出背景，然后在背景内通过色块的大小找出目标的形状，再之后用对应的矩形和圆来画出感性区同时标出目标的中心点。最后把形状和中心坐标反馈给stm32F407，进行数据处理显示再液晶屏幕。

尺寸计算公式如下:

背景板的宽度已知为一米；被测物体选用35cm。

5 主控模块

采用32位STM32F407单片机，STM32F407有256Kram，1M ROM，主频也很高，达到168M，因此运算能力十分强大。芯片上外设丰富，定时器多达14个或17个，PWM功能强大，其ADC精度也达到12位，还有DA模块、实时时钟，较高档次的还有浮点运算单元。DSP功能特别是DMA控制器，将CPU从繁忙的数据中转中解脱出来另外还有FMSC内存接口。

6 软件设计流程

静态时，开始→初始化各个函数→测量键是否按下→几何判断、进行测距→对识别到的几何进行语音播报，TFT液晶显示该几何的尺寸和测量距离→结束。

动态时，开始→初始化各个函数→测量键是否按下→几何判断、进行测距→对识别不到到几何→二维云台→几何判断、进行测距→对识别到的几何进行语音播报，TFT液晶显示该几何的尺寸和测量距离→结束。

7 结束语

在今年我国进入创新型国家，2035年进入科技创新型国家前列，2050年要成为世界科技强国，这一步步的实现，离不开我们每一个人辛苦付出。在传统的基础上进行创新和改造的非接触物体测量尺寸形态测量也是科技创新的一种，并且该技术的技术强，要求软件编程能力十分扎实。该技术也是比较新，实用性强，可以应用于各个领域，因此具有很好的发展前景。