[發明專利]一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量系統及其測量方法

在審

• 申請號: 202111542390.1
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114152199A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 黃鵬;劉程浩;方曉;方常耀;易冬旺;歐哲學;鄧廣平;鐘志賢;李德昌;岳芳
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學;桂林中昊力創機電設備有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 南寧新途專利代理事務所(普通合伙) 45119
• 代理人: 盧萍

1.一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量系統，包括主架、輸送帶組件、紅外LED背光源、相機、精密滑臺、控制裝置；其特征在于：所述輸送帶組件安裝在主架上，其輸送面的正下方設置紅外LED背光源，所述輸送帶組件的輸送面的正上方設置有相機，所述相機連接控制裝置，所述相機的采集部正對輸送面和紅外LED背光源設置，所述相機安裝在精密滑臺上，所述精密滑臺安裝在主架上。

2.如權利要求1所述的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量系統，其特征在于：所述相機為工業線陣相機，所述的控制裝置為工業控制計算機。

3.如權利要求1所述的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量系統，其特征在于：所述精密滑臺通過相機支架安裝在主架上。

4.一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量方法，利用如權利要求1-3任一項所述的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量系統進行測量，其特征在于，所述測量方法包括如下步驟：

S1、對所述相機進行校準及標定，具體包括角度校準和長度校準，步驟如下：

S1.1、進行角度校準：

S1.1.1、所述輸送帶組件低速運轉，其輸送面上放置一塊棋盤格標定板，所述棋盤格標定板隨輸送帶組件的運轉而運動至相機采集部的正下方；

S1.1.2、通過所述精密滑臺調整相機繞X、Y軸旋轉，當所述棋盤格標定板位于圖像中心且成像清晰時，所述相機光軸所在平面與輸送帶組件的輸送面平行；

S1.1.3、粗調所述精密滑臺沿Z軸方向在±5度范圍內旋轉，每次旋轉1度，每次旋轉后所述相機采集一次棋盤格標定板的圖像信息，并傳輸給所述控制裝置；然后，在控制裝置中，使用角點檢測算法獲取棋盤格標定板上角點U點、V點、W點像素坐標，根據所得像素坐標計算UV連線、VW連線、UW連線的間距，再使用余弦定理計算UV連線和VW連線之間所成的夾角θ；取圖像信息中夾角θ最接近90度的兩張并記錄其對應的所述精密滑臺旋轉角度為x₁、x₂。

S1.1.4、在x₁、x₂區間內，使用千分尺精調精密滑臺繞X、Y軸的旋轉，每次旋轉0.1度，且每次旋轉后所述相機采集一次棋盤格標定板的圖像信息，并傳輸給所述控制裝置；然后，采用S1.1.3步驟中的計算方法計算棋盤格標定板上UV連線和VW連線之間所成的夾角θ；取圖像信息中夾角θ最接近90度的兩張并記錄其對應的所述精密滑臺旋轉角度為x₃、x₄；

S1.1.5、在x₃、x₄區間內，使用千分尺精調精密滑臺繞X、Y軸的旋轉，每次旋轉0.01度，且每次旋轉后所述相機采集一次棋盤格標定板的圖像信息，并傳輸給所述控制裝置；然后，采用S1.1.3步驟中的計算方法計算棋盤格標定板上UV連線和VW連線之間所成的夾角θ；取圖像信息中夾角最接近90度的精密滑臺旋轉角度為角度校準結果；

S1.2、進行長度校準：

S1.2.1、將所述輸送帶組件調整至額定工作轉速；

S1.2.2、利用圖像的交比不變性計算圖像在速度方向上的畸變：取棋盤格標定板平面上共線的任意四個方格角點A、B、C、D的世界坐標帶入公式計算世界坐標交比；

S1.2.3、在圖像信息上提取對應A、B、C、D四個方格角點的圖像坐標A₁、B₁、C₁、D₁，計算其圖像坐標交比CR₀(A₁,B₁；C₁,D₁)；

S1.2.4、計算當前圖像坐標交比CR₀(A₁,B₁；C₁,D₁)與世界坐標交比CR(A,B；C,D)之差C。

S1.2.5、對所述相機信號采集頻率進行分頻處理，當C0時每次增加0.1倍的信號采集頻率使圖像拉伸；當C0時每次減小0.1倍的信號采集頻率使圖像壓縮，直至交比之差C的絕對值最小，完成長度校準；

S1.3、計算棋盤格標定板的長和寬在像素坐標系下與世界坐標系下的比值作為尺寸計算的比例系數K₁；

S2、所述輸送帶組件運轉，開始輸送膠片；

S3、所述紅外LED背光源發出紅外光照亮膠片背景；

S4、所述相機采集輸送帶組件上膠片的圖像信息，并將所采集的圖像信息發送至控制裝置；

S5、所述控制裝置對圖像信息進行圖像處理，計算膠片的尺寸信息，然后顯示出所得的結果。

5.如權利要求4所述的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測量方法，其特征在于：步驟S5中，所述控制裝置通過如下步驟計算膠片的尺寸信息：

S5.1、對所述圖像信息進行濾波，去除圖像噪聲；

S5.2、對所述圖像信息進行二值化處理；

S5.3、使用Prewitt算子對圖像信息進行邊緣檢測，獲取膠片單像素邊緣；

S5.4、使用霍夫變換擬合邊緣直線，得到直線方程；

S5.5、求解直線方程得到交點坐標，然后進行角點檢測去掉多余的交點坐標；

S5.6、通過剩余的交點坐標計算交點間距離，然后得出像素坐標系下膠片尺寸；

S5.7、像素坐標系下膠片尺寸與所述比例系數K₁的乘積即為膠片實際尺寸；

S5.8、通過直線方程的斜率，計算得到直線間的夾角，然后計算得到膠片的內角值。