[发明专利]基于二次投影算法的在线非接触式中厚板轮廓检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于二次投影算法的在线非接触式中厚板轮廓检测系统及方法。

背景技术

目前，钢铁行业对带钢轧制生产线的效率及检测精度要求越来越高，特别是中厚板板材自动生产线，由于其在辊道上输送速度极高，这给中厚板平面轮廓在线检测带来了极大的困难，这就要求轮廓检测系统不仅要具备高速的图像采集频率，更要求具备高效的图像处理算法来提取图像中有效信息。

中厚板板材作为钢铁行业的一种特殊钢种，由于其表面材质、纹理的易变性和生产线工况的多变性，采用普通光源的照明方式容易受到外界不确定因素的干扰而引起一定的检测误差。因此，要进一步提高轮廓检测系统中的抗干扰能力，需要改变其照明方式。

由于轧制的中厚板板材头、尾轮廓形状存在很大的不确定性，采用传统的检测原理无法精确地这部分的轮廓信息，甚至不能对其进行检测。再者，现有的基于CCD图像传感器的轮廓检测仪无法独立地完成带钢轮廓的检测，因为其无法测量出带钢表面相对辊道平面的高度信息，而是依赖于上一级系统或者其他高度检测设备，这严重限制了轮廓检测仪的应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对当前中厚板轮廓检测仪技术的不足，提供一种基于二次投影算法的在线非接触式中厚板轮廓检测系统及方法。

基于二次投影算法的在线非接触式中厚板轮廓检测系统包括中厚板轮廓检测装置和控制装置；

中厚板轮廓检测装置包括传感器柜、线激光源、面阵CMOS相机、相机镜头、面阵CMOS相机的安装位置、激光多普勒测速仪、螺丝、两相邻面阵CMOS相机的视觉重叠区域、被测带钢、带钢输送辊道、相机轴线与相机安装点所形成的平面和左面阵CMOS相机的轴线、光电开关接收器和光电开关发射器；

传感器柜内在等高平面上设有两个面阵CMOS相机，在面阵CMOS相机上装有相机镜头，且在其面阵CMOS相机的两侧分别设有多个线激光源，线激光源与面阵CMOS相机轴线之间的夹角为2-12度，激光多普勒测速仪通过螺丝固定在传感器柜的下端，带钢输送辊道上设有被测带钢，在被测带钢上设有两相邻面阵CMOS相机的视觉重叠区域，面阵CMOS相机的安装位置与左面阵CMOS相机的轴线形成相机轴线与相机安装点所形成的平面，光电开关接收器安装在传感器柜的正前方，光电开关发射器安装在光电开关接收器的正下方形成对射，且光电开关发射器安装在低于带钢输送辊道的平面的高度平面上，面阵CMOS相机与相机工控机相连，激光多普勒测速仪与前端工控机相连，且前端工控机通过网线与相机工控机相连，传感器柜放置在龙门架上；

控制装置包括面阵CMOS相机、激光多普勒测速仪、基于CPCI接口的图像采集卡、相机工控机、基于CPCI接口的串口扩展卡、模拟信号采集卡、数字I/O控制卡、前端工控机；

前端工控机分别与相机工控机和基于CPCI接口的串口扩展卡相连，相机工控机与基于CPCI接口的图像采集卡相连，基于CPCI接口的图像采集卡与两个面阵CMOS相机相连，基于CPCI接口的串口扩展卡分别与激光多普勒测速仪、模拟信号采集卡和数字I/O信号控制卡相连。

面阵CMOS相机拍摄的图像通过Camera Link通信传输给基于CPCI接口的图像采集卡，基于CPCI接口的图像采集卡对拍摄图像进行预处理，并将处理后的图像经CPCI通信接口传输给相机工控机，相机工控机通过TCP/IP以太网与前端工控机进行数据交互，激光多普勒测速仪测得的速度信息通过RS232通信协议传输给基于CPCI接口的串口宽展卡，模拟信号采集卡和数字I/O信号控制卡通过RS485通信协议与基于CPCI接口的串口宽展卡进行数据交互，基于CPCI接口的串口宽展卡通过CPCI通信接口与前端工控机进行数据交互。

基于二次投影算法的在线非接触式中厚板轮廓检测方法的步骤如下：

1)利用带钢输送辊道将被测带钢输送到传感器柜的下方，线激光源2入射到被测带钢表面形成一条横跨整个带钢的激光线；

2)利用光电开关接收器和光电开关发射器同步面阵CMOS相机拍摄入射在被测带钢表面上的激光线和激光多普勒测速仪测量带钢表面沿其长度方向上的速度；

3)面阵CMOS相机拍摄的图像信息经Camera Link接口传输到相机工控机上的图像采集卡，相机计算上的图像采集卡负责对图像进行预处理，包括中值滤波和感谢区域的裁剪，并将预处理后的图像通过CPCI接口传输给相机工控机；

4)激光多普勒测速仪将被测带钢的速度数据通过RS232通信协议传输给前端工控机；