[發明專利]熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置

有效

• 申請號: 201310232285.7
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103353282A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 孫鶴旭;陳海永;董硯;雷鳳翔;邢關生
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

1.熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置，其特征在于：是一種基于激光器的視覺傳感裝置，包括熱帶鋼末端形狀檢測裝置、視覺信息處理系統和在線檢測裝備監控系統；所述熱帶鋼末端形狀檢測裝置主要包括視覺傳感系統、激光器和計算機處理單元，其中，視覺傳感系統包括兩路線陣CCD攝像機，兩路線陣CCD攝像機被分別安置在兩個滑塊上設置的高度和角度可調的攝像機安裝架上，兩個滑塊則分別設置在帶鋼生產線的帶鋼傳送帶上方固定在機架上的一條導軌上，兩路線陣CCD攝像機之間間隔為300mm～600mm，位于帶鋼的寬度方向上，每個CCD線陣攝像頭都能拍攝到熱軋帶鋼的兩個邊緣，兩路線陣CCD攝像機都與計算機處理單元用網線相連接，激光器位于兩路線陣CCD攝像機的右上方，并被固定在上述機架的另一條導軌上安裝的一個激光器支架上，計算機處理單元的硬件構成包括計算機及其部件、控制面板、監視器和信號線，其中計算機分別與控制面板和監視器利用信號線連接，該計算機處理單元的軟件構成分為圖像處理單元和帶鋼端部形狀處理單元，所述圖像處理單元是以工業通用計算機為平臺，在vc6.0的平臺下，利用OpenCV圖像處理函數庫所編寫的圖像處理軟件，所述帶鋼端部形狀處理單元存儲有多種帶鋼端部形狀；所述視覺信息處理系統包括帶寬計算系統、線陣CCD圖像處理系統、液晶顯示屏、鍵盤和鼠標、信號處理器和工業計算機，其中帶寬計算系統包括得到邊緣點坐標算法、三角計算算法和帶寬計算界面，線陣CCD圖像處理系統包括人機界面、圖像采集程序和圖像邊緣檢測算法；上述在線檢測裝備監控系統包括帶寬計算系統的監控界面和后臺數據庫管理軟件；熱帶鋼末端形狀檢測裝置中的視覺傳感系統通過網線連接視覺信息處理系統，視覺信息處理系統用USB導線連接在線檢測裝備監控系統，由此構成熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置。

2.根據權利要求1所說熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置，其特征在于：所述兩路線陣CCD攝像機分為左邊的線陣CCD攝像機和右邊的線陣CCD攝像機，由此構成雙目視覺系統。

3.根據權利要求2所說熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置，其特征在于：所述左邊的線陣CCD攝像機、右邊的線陣CCD攝像機和激光器共同組成成像系統的掃描器，將此成像系統的掃描器以0度～90度的角度安裝于帶鋼生產線上方。

4.根據權利要求1所說熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置，其特征在于：所述攝像機安裝架的高度和角度通過滑桿上下調節，兩個CCD線陣攝像頭之間的距離通過導軌上的滑塊進行調整，攝像機安裝架的末端設計為舵機結構從而使CCD線陣攝像頭可以在四個方向進行旋轉。

5.根據權利要求1所說熱軋帶鋼端部形狀在線視覺測量裝置，其特征在于：所述邊緣點坐標算法是：利用三角原理來計算出各邊緣點在X-Z坐標系中的位置，以點M(X₀,Z₀)為例，在已知線陣CCD攝像機光軸與X-Z坐標系Z軸間夾角為β，左右線陣CCD攝像機光心間距為d的情況下，計算帶鋼的邊緣位置的公式為：

Z0=dtan(atan(X0lf)+β)-tan(atan(X0rf)-β)]]>

X0=tan(atan(X0r/f)-β)+tan(atan(X0l/f)+β)-tan(atan(X0r/f)-β)+tan(atan(X0l/f)+β)×d2]]>

Z1=dtan(-atan(X1rf)+β)-tan(-atan(X1lf)-β)]]>

X1=tan(-atan(X1rf)+β)+tan(-atan(X1lf)-β)tan(-atan(X1rf)+β)-tan(-atan(X1lf)-β)×(-d2)]]>

其中X_l和X_r分別為點M(X₀,Z₀)在左右線陣CCD攝像機成像的像素坐標值，帶寬測量軟件對每一個邊緣點均進行類似運算，可獲知當前帶鋼邊緣的位置，進而計算當前檢測的相鄰邊緣點間的距離、最外側邊緣點間的距離得到中心線的位置和中心線偏差，進而根據所測鋼帶邊緣點歷史數據進行平滑濾波與插值運算，去除由于現場惡劣工況所引起的隨機誤差。

上述公式中，f為線陣CCD攝像機的焦距，X_0r為點M(X₀,Z₀)在右邊線陣CCD攝像機的成像坐標，X_0l為點M(X₀,Z₀)在左邊的線陣CCD攝像機的成像坐標，X_1r為點N(X₁,Z₁)在右邊的線陣CCD攝像機的成像坐標，X_1l為點N(X₁,Z₁)在左邊的線陣CCD攝像機的成像坐標。