[發(fā)明專利]基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測系統(tǒng)及其方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510230779.0 | 申請日： | 2015-05-07 |
| 公開（公告）號： | CN104833317A | 公開（公告）日： | 2015-08-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡旭曉;李季;胡遠(yuǎn);楊明敏;古川南 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江理工大學(xué) |
| 主分類號： | G01B11/25 | 分類號： | G01B11/25 |
| 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 |
| 地址： | 310018 浙江省杭州市*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 對稱 雙線 激光 角度 可控 鋼板 形貌 檢測 系統(tǒng) 及其 方法 | ||
1.一種基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測系統(tǒng)，其特征在于包括檢測裝置和控制裝置，檢測裝置包括線激光源(1)、線激光固定裝置(2)、步進(jìn)電機(jī)(3)、單片機(jī)控制單元(4)、面陣CMOS相機(jī)(5)、相機(jī)鏡頭(6)、面陣CMOS相機(jī)的安裝裝置(7)、傳感器柜(8)、脈沖測速儀(9)、待測中厚鋼板(10)、傳送帶(11)、面陣CMOS相機(jī)的軸線(12)、光電開關(guān)接收器(13)、光電開關(guān)發(fā)射器(14)、支架(15)、激光線重合區(qū)域(16)、相機(jī)檢測區(qū)域(17)；傳感器柜(8)內(nèi)在等高平面上設(shè)有兩個面陣CMOS相機(jī)(5)，在面陣CMOS相機(jī)(5)上裝有相機(jī)鏡頭(6)，且通過安裝裝置(7)固定在支架(15)上，在其面陣CMOS相機(jī)(5)的兩側(cè)分別設(shè)有線激光源(1)，線激光源(1)與面陣CMOS相機(jī)(5)軸線之間的夾角為2-12度，脈沖測速儀(9)固定在傳送帶(11)的側(cè)邊，傳送帶(11)上設(shè)有待測中厚鋼板(10)，在待測中厚鋼板(10)上設(shè)有對稱線激光源的激光線重疊區(qū)域(16)，光電開關(guān)接收器(13)在待測中厚鋼板(10)的正上方，光電開關(guān)發(fā)射器(14)在待測中厚鋼板(10)的正下方，與光電開關(guān)接收器(13)形成對射，面陣CMOS相機(jī)(5)拍攝形成相機(jī)檢測區(qū)域(17)，傳感器柜(8)放置在支架(15)上，檢測裝置由控制裝置控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的控制裝置包括前端工控機(jī)、相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡、AT89S52單片機(jī)、基于CPCI接口的圖像采集卡、脈沖測速儀、模擬信號采集卡、數(shù)字I/O控制卡、驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)；前端工控機(jī)分別與相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡、AT89S52單片機(jī)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面陣CMOS相機(jī)相連，基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡分別與脈沖測速儀、模擬信號采集卡和數(shù)字I/O信號控制卡相連，AT89S52單片機(jī)、驅(qū)動電路與步進(jìn)電機(jī)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于對稱雙線激光角度可控的的中厚鋼板形貌檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的步進(jìn)電機(jī)(3)固定在支架(4.1)上并通過帶動線激光源夾緊裝置(4.2)帶動線激光源(1)旋轉(zhuǎn)，支架(4.1)固定在支架(15)上。
4.一種使用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)利用帶鋼傳送帶(11)將待測中厚鋼板(10)輸送到傳感器柜(8)的下方，線激光源1入射到待測中厚鋼板(10)表面形成一條橫跨整個帶鋼的激光線；
2)利用光電開關(guān)接收器(13)和光電開關(guān)發(fā)射器(14)同步面陣CMOS相機(jī)(5)拍攝入射在被測中厚鋼板(10)表面上的激光線和脈沖測速儀(9)測量中厚鋼板表面沿其長度方向上的速度；
3)面陣CMOS相機(jī)5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)計算上的圖像采集卡負(fù)責(zé)對圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括中值濾波、特征區(qū)域的裁剪、二值化、細(xì)化和圖像的壓縮編碼等，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過CPCI接口傳輸給相機(jī)工控機(jī)；
4)脈沖測速儀(9)將被測中厚鋼板的速度數(shù)據(jù)通過RS232通信協(xié)議傳輸給基于CPCI接口的串口寬展卡并最終傳給前端控制機(jī)；
5)模擬信號采集卡和數(shù)字I/O信號控制卡通過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CPCI通信接口與前端工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
6)線激光以入射角θ入射到帶鋼表面,且在CMOS中成像；當(dāng)帶鋼跳動或者表面高度增加h后,透鏡中心離帶鋼表面距離為H,鏡頭焦距為f,根據(jù)成像的幾何關(guān)系可以得到像點(diǎn)偏移距離d與帶鋼跳動高度及入射角θ的關(guān)系：
則相機(jī)分辨率μ：
7)通過對比細(xì)化處理后的圖像邊緣像素點(diǎn)與細(xì)線內(nèi)部點(diǎn)的區(qū)別，可以通過循環(huán)函數(shù)對每個點(diǎn)的周圍進(jìn)行算法處理，既對該點(diǎn)周圍相鄰的每兩個點(diǎn)分別按順時針抑或逆時針方向進(jìn)行減法處理，如果減法處理后的絕對值之和為2，那么該點(diǎn)便能判定為端點(diǎn)，對其坐標(biāo)進(jìn)行提取，當(dāng)
|L(i-1,j-1)-L(i-1,j)|+|L(i-1,j)-L(i-1,j+1)|+|L(i-1,j+1)-L(i,j+1)|+|L(i,j+1)-L(i+1,j+1)|+|L(i+1,j+1)-L(i+1,j)|+|L(i+1,j)-L(i+1,j-1)|+|L(i+1,j-1)-L(i,j-1)|+|L(i,j-1)-L(i-1,j-1)|＝2，則L(i,j)便是像素中i行j列的像素值；
8)輪廓檢測系統(tǒng)通過上述方式首先得到采集圖像中亮線端點(diǎn)所對應(yīng)的帶鋼邊緣的空間位置坐標(biāo)和速度，然后通過相關(guān)的處理，即對帶鋼的寬度數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的位置進(jìn)行匹配，擬合出帶鋼的輪廓曲線，并將其顯示在上位機(jī)人機(jī)交互式顯示界面中，從而實(shí)現(xiàn)中厚鋼板的形貌檢測。
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