[發(fā)明專利]物體厚度變化的線掃描相機成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410120138.5
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104949983B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 王康健;楊水山;宗德祥;何永輝;彭鐵根;石桂芬;梁爽
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/01
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責任公司31117
• 代理人: 鄭明輝,葉知行

技術領域

本發(fā)明涉及一種機器視覺檢測和測量領域，尤其涉及一種物體厚度變化的線掃描相機成像方法。

背景技術

基于CCD成像的機器視覺檢測和測量技術以圖像為檢測媒介，具有檢測速度快、精度高、檢測標準一致性好等優(yōu)點，廣泛地應用于社會化大生產過程中。其中，基于線掃描相機的帶材表面質量在線檢測技術，保存表面缺陷的直觀圖像結果，能夠生成文本化和定量化的質量報告，已成為了質量控制的重要輔助手段。

在帶鋼生產行業(yè)，機器視覺表面質量檢測系統(tǒng)同樣得到了廣泛的應用，充分體現(xiàn)了該技術適應高速檢測、檢測性能穩(wěn)定、可靠地優(yōu)點，能夠代替操作者工作在惡劣環(huán)境下。在帶鋼厚板表面檢測過程中，板材的厚度變化很大（50-450mm），該變化遠遠超過了相機成像的景深，表面有效成像需要成像部件（光源1、相機2）整體位置變化，以適應厚板帶鋼高度的變化，如附圖1所示。成像部件的移動要確保檢測光路不變，則需要整體移動成像的光源1和相機2，應用過程中頻繁和微量的移動使系統(tǒng)設計變得復雜，設備磨損也會降低系統(tǒng)的成像精度。

經專利文獻檢索，涉及線掃描相機成像及相機標定的專利較多，但是具體到成像距離變化調整成像的專利很少。中國專利200710046375.1公開了一種帶鋼隨動成像視覺檢測方法，該方法是一種在帶鋼卷曲位隨巻徑增大過程中同步調整光源和相機成像的方法，該方法需要同時移動相機和光源，并且需要監(jiān)控帶卷的直徑變化，該方法結構復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種物體厚度變化的線掃描相機成像方法，該方法在有限調整成像部件的條件下，實現(xiàn)對可變高度物體的圖像采集過程，經過成像部件的調整，可以不改變成像光路和成像分辨率有效成像。

為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種物體厚度變化的線掃描相機成像方法，將相機和光源以設定的角度構成檢測系統(tǒng)成像光路，在被成像物體光線的反射光路上配置平面鏡組，光線從光源發(fā)出，經過成像表面反射后，再經平面鏡組后進入相機成像；所述平面鏡組包括第一平面鏡和第二平面鏡，第一平面鏡和第二平面鏡反射面相對且平行，第一平面鏡和第二平面鏡分別以過寬度中點的長度方向旋轉軸轉動，并且第一平面鏡和第二平面鏡之間的距離能調節(jié)；

當被成像物體表面高度變化時，通過調整平面鏡組之間的距離和角度，維持原成像光源和相機位置不變的情況，仍然可以有效成像。

所述檢測系統(tǒng)成像光路中，設：光源入射角為β，光線經物體反射角為α，當被拍攝物體厚度變化H′時，會導致相機成像光程變化2l′，位置發(fā)生偏移d′根據(jù)給定的檢測光路入射角和反射角，其計算式為：

（1）

式中：l′--相機成像光程變化；

d′--位置發(fā)生偏移；

β--光源入射角；

α--光線反射角；

H′--被拍攝物體厚度變化；

為確保成像效果和參數(shù)不變，需調整反射鏡組來補償成像位置的高度變化和橫向偏移量；設第二平面鏡更接近相機，第二平面鏡寬度中心O點位置固定，調整過O點的長度方向的軸線旋轉，其旋轉角度為θ，定義旋轉角度θ為鏡面與水平方向的夾角；第一平面鏡的位置通過其寬度中點O′確定，具體通過相對O點高度H和橫向偏移D來定位，第一平面鏡旋轉角度也為θ；

（2）

其中： （3）

式中：l′--相機成像光程變化；

d′--位置發(fā)生偏移；

α--光線反射角；

θ—第一、第二平面鏡鏡面與水平方向的夾角；

H–-第一平面鏡寬度中點O′與第二平面鏡寬度中點O垂直高度；

D --第一平面鏡寬度中點O′與第二平面鏡寬度中點O橫向距離；

其中：l′、d′由公式（1）得到，光線反射角α為已知，從而可通過公式（2）和（3）計算得到H、θ和D。

所述第二平面鏡旋轉角度θ值：90°－α>θ>-（90°+α）。

所述第一平面鏡和第二平面鏡為長條狀。