[發明專利]基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測系統及其方法

在審

• 申請號: 201510230779.0
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN104833317A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 胡旭曉;李季;胡遠;楊明敏;古川南
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明專利涉及形貌檢測系統及其方法，尤其涉及一種基于對稱雙線激光角度可控的中厚板形貌檢測系統及其方法。

背景技術

隨著我國加工工業逐漸采用自動化作業線，以冷軋中厚鋼板為主要原材料的制造業對其板形的要求越來越高。板形控制已成為當今冶金界迫切需要解決的問題，而板形檢測是實現板形自動控制的重要前提之一。特別是隨著該類部件向生產規模化、使用環境極端化以及相關設備大型化和高速化等方向飛速發展，中厚鋼板的形貌檢測技術更加體現出其重要性和迫切性，并在可靠性、實時性及其自動在線檢測能力等方面對該技術提出了更高的要求。因此，以具有廣泛應用場合和巨大市場潛力的中厚板板材為檢測對象，開展高性能自動化在線圖像檢測理論和技術的研究，賦予其高可靠、高實時和高精度的檢測能力，具有十分重要的理論意義和實用價值。

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，采用傳統的檢測原理無法精確地這部分的輪廓信息，甚至不能對其進行檢測。再者，現有的基于CMOS圖像傳感器的輪廓檢測儀無法獨立地完成帶鋼輪廓的檢測，因為其無法測量出帶鋼表面相的高度信息，而是依賴于上一級系統或者其他高度檢測設備，這嚴重限制了輪廓檢測儀的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是針對當前中厚板輪廓檢測儀技術的不足，提供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及其方法。

基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測系統包括檢測裝置和控制裝置，檢測裝置包括線激光源、線激光固定裝置、步進電機、單片機控制單元、面陣CMOS相機、相機鏡頭、面陣CMOS相機的安裝裝置、傳感器柜、脈沖測速儀、待測中厚鋼板、傳送帶、面陣CMOS相機的軸線、光電開關接收器、光電開關發射器、支架、激光線重合區域、相機檢測區域；傳感器柜內在等高平面上設有兩個面陣CMOS相機，在面陣CMOS相機上裝有相機鏡頭，且通過安裝裝置固定在支架上，在其面陣CMOS相機的兩側分別設有線激光源，線激光源與面陣CMOS相機軸線之間的夾角為2-12度，脈沖測速儀固定在傳送帶的側邊，傳送帶上設有待測中厚鋼板，在待測中厚鋼板上設有對稱線激光源的激光線重疊區域，光電開關接收器在待測中厚鋼板的正上方，光電開關發射器在待測中厚鋼板的正下方，與光電開關接收器形成對射，面陣CMOS相機拍攝形成相機檢測區域，傳感器柜放置在支架上，檢測裝置由控制裝置控制。

所述的控制裝置包括前端工控機、相機工控機、基于CPCI接口的串口擴展卡、AT89S52單片機、基于CPCI接口的圖像采集卡、脈沖測速儀、模擬信號采集卡、數字I/O控制卡、驅動電路、步進電機；前端工控機分別與相機工控機、基于CPCI接口的串口擴展卡、AT89S52單片機相連，相機工控機與基于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相機相連，基于CPCI接口的串口擴展卡分別與脈沖測速儀、模擬信號采集卡和數字I/O信號控制卡相連，AT89S52單片機、驅動電路與步進電機相連。

所述的步進電機固定在支架上并通過帶動線激光源夾緊裝置帶動線激光源旋轉，支架固定在支架上。

基于對稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測方法包括如下步驟：

1)利用帶鋼傳送帶將待測中厚鋼板輸送到傳感器柜的下方，線激光源入射到待測中厚鋼板表面形成一條橫跨整個帶鋼的激光線；

2)利用光電開關接收器和光電開關發射器同步面陣CMOS相機拍攝入射在被測中厚鋼板表面上的激光線和脈沖測速儀測量中厚鋼板表面沿其長度方向上的速度；

3)面陣CMOS相機拍攝的圖像信息經Camera?Link接口傳輸到相機工控機上的圖像采集卡，相機計算上的圖像采集卡負責對圖像進行預處理，包括中值濾波、特征區域的裁剪、二值化、細化和圖像的壓縮編碼等，并將預處理后的數據通過CPCI接口傳輸給相機工控機；

4)脈沖測速儀將被測中厚鋼板的速度數據通過RS232通信協議傳輸給基于CPCI接口的串口寬展卡并最終傳給前端控制機；

5)模擬信號采集卡和數字I/O信號控制卡通過RS485通信協議與基于CPCI接口的串口寬展卡進行數據交互，基于CPCI接口的串口寬展卡通過CPCI通信接口與前端工控機進行數據交互；

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,根據成像的幾何關系可以得到像點偏移距離d與帶鋼跳動高度及入射角θ的關系：