[發(fā)明專利]一種基于雙目線陣相機(jī)的精軋帶鋼跑偏檢測(cè)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210337690.4
• 申請(qǐng)日: 2022-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN114758008A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉晨;閆書宗;何海楠;徐冬;彭功狀;楊荃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80;G06T7/70;G06T7/60;B21B38/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種基于雙目線陣相機(jī)的精軋帶鋼跑偏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：相機(jī)安裝支架、兩臺(tái)線陣相機(jī)及鏡頭、兩套相機(jī)調(diào)節(jié)裝置、光電轉(zhuǎn)換器、圖像處理服務(wù)器、光纖集線盒、多計(jì)算機(jī)切換器和終端顯示器；其中，

相機(jī)調(diào)節(jié)裝置固定安裝于相機(jī)安裝支架上，用于調(diào)節(jié)線陣相機(jī)的空間位姿；

兩臺(tái)線陣相機(jī)通過相機(jī)安裝支架固定在兩精軋機(jī)之間，以機(jī)架咬鋼信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，采集軋制過程中的帶鋼圖像，采集到的帶鋼圖像通過光電轉(zhuǎn)換器以及光纖集線盒傳遞給圖像處理服務(wù)器；

圖像處理服務(wù)器，用于對(duì)接收到的帶鋼圖像進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)計(jì)算，得到帶鋼實(shí)時(shí)跑偏量，帶鋼實(shí)時(shí)跑偏量通過多計(jì)算機(jī)切換器傳遞到終端顯示器進(jìn)行顯示。

2.一種基于雙目線陣相機(jī)的精軋帶鋼跑偏檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

通過相機(jī)標(biāo)定調(diào)節(jié)兩臺(tái)線陣相機(jī)視野共線，并獲取兩臺(tái)線陣相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)；

當(dāng)帶鋼在當(dāng)前機(jī)架咬鋼后，以咬鋼信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)兩臺(tái)線陣相機(jī)采集當(dāng)前機(jī)架帶鋼圖像；

圖像處理服務(wù)器基于獲取的兩臺(tái)線陣相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，對(duì)采集到的帶鋼圖像進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)計(jì)算，得到帶鋼實(shí)時(shí)跑偏量；

將帶鋼實(shí)時(shí)跑偏量顯示在終端顯示器上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙目線陣相機(jī)的精軋帶鋼跑偏檢測(cè)方法，其特征在于，所述通過相機(jī)標(biāo)定調(diào)節(jié)兩臺(tái)線陣相機(jī)視野共線，并獲取兩臺(tái)線陣相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)包括：

根據(jù)線陣相機(jī)拍攝距離，使用黑白條紋圖像紙，通過調(diào)整線陣相機(jī)使得線陣相機(jī)內(nèi)成像黑白條紋個(gè)數(shù)大于N個(gè)，并采用線陣相機(jī)畸變矯正模型，對(duì)線陣相機(jī)鏡頭畸變進(jìn)行矯正；

根據(jù)線陣相機(jī)拍攝位置與距離，使用標(biāo)定器，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的標(biāo)定圖像，對(duì)兩臺(tái)線陣相機(jī)視場(chǎng)進(jìn)行重合調(diào)節(jié)；

通過采集滿足標(biāo)定條件的標(biāo)定圖像，并通過標(biāo)定器改變標(biāo)定圖像高度，依次對(duì)所需要的線陣相機(jī)外部參數(shù)n₁、LPlus₁、LMinus₁、α和β，以及線陣相機(jī)內(nèi)部參數(shù)f進(jìn)行標(biāo)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙目線陣相機(jī)的精軋帶鋼跑偏檢測(cè)方法，其特征在于，所述通過采集滿足標(biāo)定條件的標(biāo)定圖像，并通過標(biāo)定器改變標(biāo)定圖像高度，依次對(duì)所需要的線陣相機(jī)外部參數(shù)n₁、LPlus₁、LMinus₁、α、β，以及線陣相機(jī)內(nèi)部參數(shù)f進(jìn)行標(biāo)定包括：

A1，保持標(biāo)定器位置不動(dòng)，控制兩臺(tái)線陣相機(jī)分別采集此時(shí)標(biāo)定圖像，計(jì)算外參n₁、LPlus₁和LMinus₁：

式中，n₁表征標(biāo)定平面世界坐標(biāo)系與相機(jī)像素坐標(biāo)系的比例關(guān)系；LPlus₁表征兩臺(tái)線陣相機(jī)之間的水平距離；LMinus₁表征在標(biāo)定平面內(nèi)，線陣相機(jī)光軸與軋制中心線的距離的差值；W表示世界坐標(biāo)系中，標(biāo)定器上標(biāo)定圖案實(shí)際寬度；D表示世界坐標(biāo)系中，標(biāo)定中心線距離標(biāo)定圖案左右兩側(cè)長(zhǎng)度的差值的一半，即標(biāo)定圖案相對(duì)于標(biāo)定中心線的跑偏量；w_i表示世界坐標(biāo)系中，標(biāo)定圖案相鄰黑白條紋的寬度和；d表示線陣相機(jī)每個(gè)像素點(diǎn)實(shí)際寬度；l_i表示線陣相機(jī)像素坐標(biāo)系中，標(biāo)定圖案相鄰黑白條紋的寬度和；k表示標(biāo)定圖案所包含已知寬度條紋總數(shù)量；l₄₁表示在標(biāo)定平面像素坐標(biāo)系中，左側(cè)線陣相機(jī)中心距離標(biāo)定圖案左側(cè)邊緣的像素長(zhǎng)度；l₆₁表示在標(biāo)定平面像素坐標(biāo)系中，右側(cè)線陣相機(jī)中心距離標(biāo)定圖案右側(cè)邊緣的像素長(zhǎng)度；

A2，將標(biāo)定器水平提升至高度h_j，到水平面j，控制兩臺(tái)線陣相機(jī)分別采集此高度的標(biāo)定圖像，計(jì)算兩臺(tái)線陣相機(jī)外參α與β：

式中，α、β表示線陣相機(jī)外部參數(shù)，可通過標(biāo)定獲得，表征兩臺(tái)線陣相機(jī)光軸相對(duì)于豎直平面的傾斜角度；h_i、h_j表示世界坐標(biāo)系中，標(biāo)定器分別在水平面i與水平面j時(shí)，距離地面的高度；LPlus_i和LMinus_i表示標(biāo)定器在水平面時(shí)的外部參數(shù)，LPlus_j和LMinus_j表示標(biāo)定器分別在水平面j時(shí)的外部參數(shù)；

A3，計(jì)算兩臺(tái)線陣相機(jī)內(nèi)部參數(shù)f：

在水平面i內(nèi)，相對(duì)于標(biāo)定平面，對(duì)于標(biāo)定圖案的寬度，有如下計(jì)算公式：

式中，w₁₁、w₂₁分別表示世界坐標(biāo)系中，左側(cè)線陣相機(jī)光軸在標(biāo)定平面投影距離標(biāo)定圖案左側(cè)邊緣的距離以及右側(cè)線陣相機(jī)光軸在標(biāo)定平面投影距離標(biāo)定圖案右側(cè)邊緣的距離；l_4i、l_3i分別表示在水平面i的像素坐標(biāo)系中，左側(cè)線陣相機(jī)中心分別距離標(biāo)定圖案左右兩側(cè)邊緣的像素長(zhǎng)度；l_5i、l_6i表示在水平面i的像素坐標(biāo)系中，右側(cè)線陣相機(jī)中心分別距離標(biāo)定圖案左右兩側(cè)邊緣的像素長(zhǎng)度；f表示線陣相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，表示相機(jī)的焦距。