[发明专利]基于多线结构光视觉传感器的型钢几何参数测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种型钢几何参数的测量。特别是涉及一种能够实时、自动地实现型钢几何参数的在线测量的基于多线结构光视觉传感器的型钢几何参数测量方法。

背景技术

热轧型钢是一种高效的建筑用钢材，广泛地用在包括民用住宅、高层建筑、航空港、体育场馆、会展中心、铁路、桥梁等民用建筑和公共设施以及轻钢结构厂房、中型和重型工业厂房、铁路车辆、船舶制造、电站、石化工程、海洋石油平台等工业建筑结构与产品上，作为结构的柱、梁使用，有时也用于建筑基础的桩基和机械设备中。

影响型钢产品质量的因素很多，其中几何尺寸参数控制精度是一个非常重要的指标，它不仅影响到轧件的形面质量，还影响到型钢产品力学性能的均匀性等，另外，也直接关系到原材料的成品转化率，影响到生产的效率和产生的效益。中华人民共和国国家标准《GB/T 11263-1998热轧H型钢和部分T型钢》对型钢的几何尺寸参数做了明确规定。因此，型钢几何参数的测量至关重要。

由于生产现场环境恶劣，传统的型钢几何尺寸检测大都采用离线、人工的方式进行抽检，红检取样时间长，红检工劳动强度大，测量信息与生产状态不能及时对应，不能实时反映生产线的状态，不能有效地实现生产的闭环尺寸控制，降低了轧机的有效作业率，也相应增加了型钢的废品率，而且为了实现特定几何参数的测量，需要设计专门的测量工具，尤其对于跨度较大的多个规格产品，需要设计多套专门测量工具。这些都严重影响了型钢生产的现代化，限制了产品质量的进一步提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有测量速度快、非接触、自动、可在线、能在恶劣的环境中使用、具有较高的测量精度，可实现生产过程闭环控制的基于多线结构光视觉传感器的型钢几何参数测量方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于多线结构光视觉传感器的型钢几何参数测量方法，包括如下步骤：

(1)由1只摄像机和多线激光投射器组成多线结构光视觉传感器，并完成摄像机和多线结构光视觉传感器参数的校准；

(2)根据多线结构光视觉传感器工作距离及测量景深，在被测型钢同一截面四周布设并固定多只多线结构光视觉传感器；

(3)对所布设多线结构光视觉传感器进行全局校准，将每一个多线结构光视觉传感器的局部测量坐标系统一到一个全局测量坐标系下；

(4)计算机通过多线结构光视觉传感器控制器控制多线结构光视觉传感器中的多线激光投射器，投射激光光条到被测型钢各型面；

(5)计算机通过多线结构光视觉传感器控制器控制所布设的多线结构光视觉传感器中的摄像机同步采集型钢表面光条图像；

(6)计算机进行光条图像处理，并根据多线结构光视觉传感器的测量模型计算型钢表面光条的空间位姿坐标，并转换到全局测量坐标系下；

(7)由投射到同一型面上的多个光条的空间坐标拟合可表征各型面的平面，并计算平面间的位姿关系；

(8)根据平面间的位姿关系，求取型钢的几何尺寸参数。

所述的多线激光投射器所投射的射线是2个或2个以上。

所述的多线激光投射器是一个投射器产生多个投射线的激光投射器，或是多个独立一字线激光投射器的组合。

步骤1所述的摄像机的校准参数包括有：有效焦距、像面中心、畸变系数和比例因子。

步骤1所述的多线结构光视觉传感器的校准参数包括有：结构光平面方程。

步骤2所述的多线结构光视觉传感器的数量是依据具体型钢规格需求布设，即，每个视觉传感器对应一个或多个型面，所布设传感器测量视场要涵盖所有型面。

步骤6所述的光条图像处理是光条中心坐标的提取。

步骤8所述的型钢的几何尺寸参数包括：高度、宽度、腹板厚度、翼缘厚度和中心偏差。

本发明的基于多线结构光视觉传感器的型钢几何参数测量方法，通过多线结构光传感器测量型钢的各个型面，并根据各型面间的位姿关系计算得到型钢几何参数，从根本上避免了型钢生产过程中型钢的振动、偏摆等因素造成的测量误差，能够极大地提高测量精度，保证测量结果的有效性。本发明可以实现型钢几何尺寸的在线、实时、自动、非接触测量，有利于形成生产、测量闭环控制，测量速度快，能在恶劣的环境中使用、具有较高的测量精度，可以大大提高生产效率和产品质量，有效地降低工人劳动强度。

附图说明

图1是本发明的多线结构光视觉传感器组成示意图；

图2是线结构光视觉传感器测量模型示意图；

图3是基于多线结构光视觉传感器的H型钢几何参数测量系统原理图；