物体微小形变的快速检测方法及检测系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010746133.9 (22)申请日 2020.07.29 (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁科学园弘 景大道1号 (72)发明人 张健何睿清魏峘赵静覃翠 余辉龙包永强张瑾 (74)专利代理机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 代理人 王磊 (51)Int.Cl. G01B 11/16(2006.01) G01N 21/27(2006.01) G01N 21/95(2006.01) G06T 7/80(2017.01) (54)发明名。

2、称 一种物体微小形变的快速检测方法及检测 系统 (57)摘要 本发明公开了一种物体微小形变的快速检 测方法， 包括如下步骤： 将N个半导体激光器构成 半导体矩阵； 在被监测物体的表面， 涂上大小均 匀的黑白网格， 网格交叉点作为观察点； 点亮激 光器阵列使光斑投影在观察点的中心位置； 在被 监测物体未工作时， 随机点亮激光器阵列， 采集n 个观察点反射光信号的n次测量结果， 记为标定 向量； 在被监测物体工作后， 采用步骤S4中的点 亮方式点亮激光器阵列， 采集n个观察点反射的 光信号的n次测量结果， 记为检测向量； 计算标定 向量和检测向量差的二范数， 将二范数与设定阈 值对比， 判断被测物。

3、体是否发生形变。 本方法可 以准确高效的判断出物体的细微位移， 同时不会 对被测物体产生破坏和影响， 而且检测效率和精 度很高。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 111854623 A 2020.10.30 CN 111854623 A 1.一种物体微小形变的快速检测方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 步骤S1： 将N个半导体激光器， 构成一个半导体矩阵； 步骤S2： 在被监测物体的光滑表面， 涂上大小均匀的黑白网格， 其中黑白网格交叉分 布， 网格交叉点作为观察点； 步骤S3： 点亮激光器阵列中的半导体激光器， 并将每个激光器的光斑投影到观察点上 并进行校准， 使光斑投影在观察。

4、点的中心位置； 步骤S4： 在被监测物体未工作时， 随机点亮激光器阵列中的半导体激光器， 采用光电探 测器探测n个观察点反射光信号的n次测量结果， 记为标定向量； 步骤S5： 在被监测物体工作后， 采用步骤S4中的点亮方式点亮激光器阵列中的半导体 激光器， 采用光电探测器探测n个观察点反射的光信号的n次测量结果， 记为检测向量； 步骤S6： 计算标定向量和检测向量差的二范数， 将二范数与设定阈值对比， 判断被测物 体是否发生形变。 2.根据权利要求1所述的一种物体微小形变的快速检测方法， 其特征在于： 所述步骤2 中， 每个观察点对应一个半导体激光器。 3.根据权利要求2所述的一种物体微小形变。

5、的快速检测方法， 其特征在于： 所述标定向 量Y为： Y(I1， I2， In) 其中,cni为随机系数， 其值为0或1,下标n代表第n次测量， In表示第n次测量的光强值， i 代表第i个观察点， Pi代表第i个观察点在有激光照射时的亮度。 4.根据权利要求3所述的一种物体微小形变的快速检测方法， 其特征在于： 所述检测向 量Yt为： 其中,表示被测物体工作后第n次测量的光强值， 代表被测物体工作后第i个观察 点在有激光照射时的亮度。 5.根据权利要求4所述的一种物体微小形变的快速检测方法， 其特征在于： 所述标定向 权利要求书 1/2 页 2 CN 111854623 A 2 量和检测向量。

6、差的二范数为|Y-Yt|2， 当二范数的值大于设定阈值时， 判定被测物体发生 了形变， 当二范数的值小于设定阈值时， 判定被测物体没有发生形变。 6.一种物体微小形变的快速检测系统， 其特征在于： 包括激光阵列、 光探测器、 控制器， 所述控制器分别与激光阵列、 光探测器电性连接， 在被探测物体的光滑表面上涂有相互交 叉的黑白网格， 所述光探测器位于黑白网格反射光线的路径上， 所述激光阵列的每一个半 导体激光器射出的落在对应黑白网格的交叉点上， 所述控制器控制激光器阵列点亮以及光 探测器采集反射的光信号。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111854623 A 3 一种物体微小形变的快速检测。

7、方法及检测系统 技术领域 0001 本发明属于形变检测技术领域， 具体涉及一种物体微小形变的快速检测方法及检 测系统。 背景技术 0002 在工业生产等过程中， 加床等设备上通常装配有很多零部件， 在一些特殊的环境 里， 由于温度的急剧变化， 有些零部件会产生微小的形变， 或者是类似冲压机床等由于受到 外力的作用而发生微小的形变， 从而导致出现事故隐患， 因此需要进行相应的实时监测。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足， 提供一种物体微小形变 的快速检测方法及检测系统。 0004 为实现上述技术目的， 本发明采取的技术方案为： 0005 一种物体微小形变的快速。

8、检测方法， 其中： 包括如下步骤： 0006 步骤S1： 将N个半导体激光器， 构成一个半导体矩阵； 0007 步骤S2： 在被监测物体的光滑表面， 涂上大小均匀的黑白网格， 其中黑白网格交叉 分布， 网格交叉点作为观察点； 0008 步骤S3： 点亮激光器阵列中的半导体激光器， 并将每个激光器的光斑投影到观察 点上并进行校准， 使光斑投影在观察点的中心位置； 0009 步骤S4： 在被监测物体未发生位移时， 随机点亮激光器阵列中的半导体激光器， 采 用光电探测器探测n个观察点反射光信号的n次测量结果， 记为标定向量； 0010 步骤S4： 在被监测物体工作后， 采用步骤S4中的点亮方式， 光。

9、电探测器探测n个观 察点反射的光信号的n次测量结果， 记为检测向量； 0011 步骤S5： 计算标定向量和检测向量差的二范数， 将二范数与设定阈值对比， 判断被 测物体是否发生形变。 0012 为优化上述技术方案， 采取的具体措施还包括： 0013 进一步地， 步骤2中每个观察点对应一个半导体激光器。 0014 进一步地， 标定向量Y为： 0015 0016 Y(I1， I2， In) 说明书 1/4 页 4 CN 111854623 A 4 0017 其中,cni为随机系数， 其值为0或1,下标n代表第n次测量， In表示第n次测量的光强 值， i代表第i个观察点， Pi代表第i个观察点在有。

10、激光照射时的的亮度。 0018 进一步地， 检测向量Yt为： 0019 0020 0021其中,表示被测物体工作后第n次测量的光强值， 代表被测物体工作后第i个 观察点在有激光照射时的的亮度。 0022 进一步地， 标定向量和检测向量差的二范数为|Y-Yt|2， 当二范数的值大于设定 阈值时， 判定被测物体发生了形变， 当二范数的值小于设定阈值时， 判定被测物体没有发生 形变。 0023 一种设备位移快速检测系统， 包括激光阵列、 光探测器、 控制器， 所述控制器分别 与激光阵列、 光探测器电性连接， 在被探测物体的光滑表面上涂有相互交叉的黑白网格， 所 述光探测器位于黑白网格反射光想的路径上。

11、， 所述激光阵列的每一个半导体激光器射出的 落在对应黑白网格的交叉点上， 所述控制器控制激光器阵列点亮以及光探测器采集反射的 光信号。 0024 本发明的有益效果： 0025 本发明一种物体微小形变的快速检测方法及检测系统， 可以准确高效的判断出物 体的细微形变， 同时不会对被测物体产生任何破坏和影响， 而且检测的效率和精度很高。 附图说明 0026 图1是本发明的流程示意图； 0027 图2是本发明的结构示意图； 0028 图3是本发明被监测物体未发生位移时的激光照射示意图； 0029 图4是本发明被监测物体发生位移时的激光照射示意图。 0030 附图标记为： 激光阵列1、 光探测器2、 控。

12、制器3、 被测物体4。 具体实施方式 0031 以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。 0032 如图1所示， 一种物体微小形变的快速检测方法， 其中： 包括如下步骤： 0033 步骤S1： 将N个半导体激光器， 构成一个半导体矩阵； 0034 步骤S2： 在被监测物体的光滑表面， 涂上大小均匀的黑白网格， 其中黑白网格交叉 分布， 网格交叉点作为观察点； 0035 其中每个观察点对应一个半导体激光器， 确保每个观察点均能观察到反射光线。 说明书 2/4 页 5 CN 111854623 A 5 0036 步骤S3： 点亮激光器阵列中的半导体激光器， 并将每个激光器的光斑投影到观察 点。

13、上， 进行校准， 使光斑投影在观察点的中心位置； 0037 确保光斑在观察点所占据的相邻黑白网格的面积一样大小。 0038 步骤S4： 在被监测物体未发生位移时， 随机点亮激光器阵列中的半导体激光器， 采 用光电探测器探测n个观察点反射光信号的n次测量结果， 记为标定向量； 0039 标定向量Y为： 0040 0041 Y(I1， I2， In) 0042 其中,cni为随机系数， 其值为0或1,下标j代表第j次测量， In表示第n次测量的光强 值， i代表第i个观察点， Pi代表第i个观察点在有激光照射时的的亮度。 0043 此时， 计算的光强值为观测点的光斑所反射的， 该光斑的面积为相邻黑。

14、白网格四 个等面积扇形组成的圆。 0044 步骤S4： 在被监测物体工作后， 采用步骤S4中的点亮方式， 光电探测器探测n个观 察点反射的光信号的n次测量结果， 记为检测向量； 0045 检测向量Yt为： 0046 0047 0048其中,表示被测物体工作后第n次测量的光强值， 代表被测物体工作后第i个 观察点在有激光照射时的的亮度。 0049 此时， 若被测物体产生形变， 则必然导致光斑在观察点的位置产生变化， 此时计算 的光强值则会产生变化； 若被测物体没有产生形变， 则计算出来的光强值没有变化。 0050 步骤S5： 计算标定向量和检测向量差的二范数， 将二范数与设定阈值对比， 判断被 。

15、测物体是否发生形变。 0051 其中， 标定向量和检测向量差的二范数为|Y-Yt|2， 当二范数的值大于设定阈值 时， 判定被测物体发生了形变， 当二范数的值小于设定阈值时， 判定被测物体没有发生形 变。 0052 一种设备位移快速检测系统， 包括激光阵列、 光探测器、 控制器， 所述控制器分别 说明书 3/4 页 6 CN 111854623 A 6 与激光阵列、 光探测器电性连接， 在被探测物体的光滑表面上涂有相互交叉的黑白网格， 所 述光探测器位于黑白网格反射光线的路径上， 所述激光阵列的每一个半导体激光器射出的 落在对应黑白网格的交叉点上， 所述控制器控制激光器阵列点亮以及光探测器采集反射的 光信号。 0053 以上仅是本发明的优选实施方式， 本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。 应当指出， 对于本技术领域的 普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰， 应视为本发明的保护 范围。 说明书 4/4 页 7 CN 111854623 A 7 图1 说明书附图 1/3 页 8 CN 111854623 A 8 图2 图3 说明书附图 2/3 页 9 CN 111854623 A 9 图4 说明书附图 3/3 页 10 CN 111854623 A 10 。