[发明专利]非接触测量装置

说明书

提供包括非接触电子测量装置的方案。测量装置包括被配置为获取位于关于测量装置的测量区域中的被检体的表面的图像数据的一个或更多个成像装置和被配置为生成结构光的发散图案的一个或更多个投影图案生成器，当被检体位于测量区域中时，该发散图案照射成像装置的视场内的被检体的表面。通过使用由成像装置获取的图像数据，计算机系统可测量被检体的表面的一组属性并且/或者自动确定测量装置是否处于测量区域内。实施例被配置为在操作过程中由用户保持。

(对相关申请的引用)

本申请要求在2013年3月21日提交的发明名称为“Noncontact Electronic WheelGauge”的共同未决的美国临时申请No.61/852768 的权益，在这里通过引用并入其内容。

技术领域

本公开一般涉及测量有轨车轮的面貌(aspect)，更特别地，涉及非接触电子车轮量具。

背景技术

当前的用于测量有轨车轮的面貌的系统包括各种类型的物理量具，诸如由美国铁路协会(AAR)批准的“J”型钢车轮量具和用于测量有轨车轮的圆周/直径的“pi带”。这种装置廉价且简单，但是，基于装置的精确放置和视角，使用该装置易于生成人为误差。并且，总体精度受到人的感觉能力的限制。也使用电子车轮量具，包括在美国专利No.4904939和No.7478570中描述的那样以及由Riftek提供的车轮直径量具。这些装置提供更精确的测量，但多少有些笨重，并且，常常难以装配到由中转有轨车车轮提供的受限空间中。

一些装置寻求提供最少接触或非接触测量。例如，由Riftek提供的激光车轮轮廓仪跨着车轮从移动的车厢投影单个光点，从而从多个点距离读数推导出车轮轮廓。装置包括移动部件，这些移动部件经受磨损和破坏且常常不能配合于小的区域中。在路边和地内系统中实现了有轨车轮的基于结构光的测量，诸如在美国专利No.5636026和No. 6768551中描述的那些，在这里通过引用并入两者。这些测量系统被示为在从结构光投影测量有轨车轮时高度有效和可靠，但是是极端昂贵的永久性装置。

由NextSense提供的另一量具Calipri通过使得操作员仔细地以半圆的方式在车轮周围通过传感器头通过使用非接触方案测量车轮的主轮廓面貌。但是，该量具不能在不使用大的单独的夹具和单独的测量的情况下测量直径。并且，量具需要操作员以精确的方式移动传感器头，需要明显的隔开距离，并且需要单独的连接计算和显示部件。量具从在一时间周期上获取的一系列的图像取得测量，如果得到的测量要精确，那么必须以极高的精度相互参照这些图像。结果，量具还需要使用昂贵和复杂的惯性测量单元(IMU)，以识别和补偿取得测量时的操作员的头姿势的明显变化。

发明内容

本发明的多个方面提供包含非接触电子测量装置的方案。测量装置包括被配置为获取位于关于测量装置的测量区域中的被检体的表面的图像数据的一个或更多个成像装置和被配置为生成结构光的发散图案的一个或更多个投影图案生成器，当被检体位于测量区域中时，该发散图案照射(impact)成像装置的视场内的被检体的表面。通过使用由成像装置获取的图像数据，计算机系统可测量被检体的表面的一组属性并且/或者自动确定测量装置是否处于测量区域内。实施例被配置为在操作过程中由使用人保持。

本发明的第一方面提供一种系统，该系统包括：手持测量装置，该手持测量装置包含：被配置为获取位于关于手持测量装置的测量区域中的被检体的表面的图像数据的第一成像装置；被配置为生成结构光的发散图案的投影图案生成器，其中，当被检体位于测量区域中时，结构光的发散图案照射第一成像装置的视场内的被检体的表面；和被配置为通过执行测量方法测量被检体的表面的一组属性的计算机系统，该测量方法包含：激活第一成像装置；处理响应激活由第一成像装置获取的图像数据；和基于处理确定被检体的表面的至少一个属性的测量值。