[發(fā)明專利]基于二次投影算法的在線非接觸式中厚板輪廓檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210009350.5
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102538705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡旭曉;劉日明;唐志峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州浙大精益機(jī)電技術(shù)工程有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于二次投影算法的在線非接觸式中厚板輪廓檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，鋼鐵行業(yè)對(duì)帶鋼軋制生產(chǎn)線的效率及檢測(cè)精度要求越來(lái)越高，特別是中厚板板材自動(dòng)生產(chǎn)線，由于其在輥道上輸送速度極高，這給中厚板平面輪廓在線檢測(cè)帶來(lái)了極大的困難，這就要求輪廓檢測(cè)系統(tǒng)不僅要具備高速的圖像采集頻率，更要求具備高效的圖像處理算法來(lái)提取圖像中有效信息。

中厚板板材作為鋼鐵行業(yè)的一種特殊鋼種，由于其表面材質(zhì)、紋理的易變性和生產(chǎn)線工況的多變性，采用普通光源的照明方式容易受到外界不確定因素的干擾而引起一定的檢測(cè)誤差。因此，要進(jìn)一步提高輪廓檢測(cè)系統(tǒng)中的抗干擾能力，需要改變其照明方式。

由于軋制的中厚板板材頭、尾輪廓形狀存在很大的不確定性，采用傳統(tǒng)的檢測(cè)原理無(wú)法精確地這部分的輪廓信息，甚至不能對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。再者，現(xiàn)有的基于CCD圖像傳感器的輪廓檢測(cè)儀無(wú)法獨(dú)立地完成帶鋼輪廓的檢測(cè)，因?yàn)槠錈o(wú)法測(cè)量出帶鋼表面相對(duì)輥道平面的高度信息，而是依賴于上一級(jí)系統(tǒng)或者其他高度檢測(cè)設(shè)備，這嚴(yán)重限制了輪廓檢測(cè)儀的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)當(dāng)前中厚板輪廓檢測(cè)儀技術(shù)的不足，提供一種基于二次投影算法的在線非接觸式中厚板輪廓檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

基于二次投影算法的在線非接觸式中厚板輪廓檢測(cè)系統(tǒng)包括中厚板輪廓檢測(cè)裝置和控制裝置；

中厚板輪廓檢測(cè)裝置包括傳感器柜、線激光源、面陣CMOS相機(jī)、相機(jī)鏡頭、面陣CMOS相機(jī)的安裝位置、激光多普勒測(cè)速儀、螺絲、兩相鄰面陣CMOS相機(jī)的視覺(jué)重疊區(qū)域、被測(cè)帶鋼、帶鋼輸送輥道、相機(jī)軸線與相機(jī)安裝點(diǎn)所形成的平面和左面陣CMOS相機(jī)的軸線、光電開(kāi)關(guān)接收器和光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器；

傳感器柜內(nèi)在等高平面上設(shè)有兩個(gè)面陣CMOS相機(jī)，在面陣CMOS相機(jī)上裝有相機(jī)鏡頭，且在其面陣CMOS相機(jī)的兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)線激光源，線激光源與面陣CMOS相機(jī)軸線之間的夾角為2-12度，激光多普勒測(cè)速儀通過(guò)螺絲固定在傳感器柜的下端，帶鋼輸送輥道上設(shè)有被測(cè)帶鋼，在被測(cè)帶鋼上設(shè)有兩相鄰面陣CMOS相機(jī)的視覺(jué)重疊區(qū)域，面陣CMOS相機(jī)的安裝位置與左面陣CMOS相機(jī)的軸線形成相機(jī)軸線與相機(jī)安裝點(diǎn)所形成的平面，光電開(kāi)關(guān)接收器安裝在傳感器柜的正前方，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器安裝在光電開(kāi)關(guān)接收器的正下方形成對(duì)射，且光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器安裝在低于帶鋼輸送輥道的平面的高度平面上，面陣CMOS相機(jī)與相機(jī)工控機(jī)相連，激光多普勒測(cè)速儀與前端工控機(jī)相連，且前端工控機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與相機(jī)工控機(jī)相連，傳感器柜放置在龍門(mén)架上；

控制裝置包括面陣CMOS相機(jī)、激光多普勒測(cè)速儀、基于CPCI接口的圖像采集卡、相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡、模擬信號(hào)采集卡、數(shù)字I/O控制卡、前端工控機(jī)；

前端工控機(jī)分別與相機(jī)工控機(jī)和基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡相連，相機(jī)工控機(jī)與基于CPCI接口的圖像采集卡相連，基于CPCI接口的圖像采集卡與兩個(gè)面陣CMOS相機(jī)相連，基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡分別與激光多普勒測(cè)速儀、模擬信號(hào)采集卡和數(shù)字I/O信號(hào)控制卡相連。

面陣CMOS相機(jī)拍攝的圖像通過(guò)Camera?Link通信傳輸給基于CPCI接口的圖像采集卡，基于CPCI接口的圖像采集卡對(duì)拍攝圖像進(jìn)行預(yù)處理，并將處理后的圖像經(jīng)CPCI通信接口傳輸給相機(jī)工控機(jī)，相機(jī)工控機(jī)通過(guò)TCP/IP以太網(wǎng)與前端工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，激光多普勒測(cè)速儀測(cè)得的速度信息通過(guò)RS232通信協(xié)議傳輸給基于CPCI接口的串口寬展卡，模擬信號(hào)采集卡和數(shù)字I/O信號(hào)控制卡通過(guò)RS485通信協(xié)議與基于CPCI接口的串口寬展卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，基于CPCI接口的串口寬展卡通過(guò)CPCI通信接口與前端工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

基于二次投影算法的在線非接觸式中厚板輪廓檢測(cè)方法的步驟如下：

1)利用帶鋼輸送輥道將被測(cè)帶鋼輸送到傳感器柜的下方，線激光源2入射到被測(cè)帶鋼表面形成一條橫跨整個(gè)帶鋼的激光線；

2)利用光電開(kāi)關(guān)接收器和光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器同步面陣CMOS相機(jī)拍攝入射在被測(cè)帶鋼表面上的激光線和激光多普勒測(cè)速儀測(cè)量帶鋼表面沿其長(zhǎng)度方向上的速度；

3)面陣CMOS相機(jī)拍攝的圖像信息經(jīng)Camera?Link接口傳輸?shù)较鄼C(jī)工控機(jī)上的圖像采集卡，相機(jī)計(jì)算上的圖像采集卡負(fù)責(zé)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括中值濾波和感謝區(qū)域的裁剪，并將預(yù)處理后的圖像通過(guò)CPCI接口傳輸給相機(jī)工控機(jī)；

4)激光多普勒測(cè)速儀將被測(cè)帶鋼的速度數(shù)據(jù)通過(guò)RS232通信協(xié)議傳輸給前端工控機(jī)；