[发明专利]热轧带钢端部形状在线视觉测量装置

权利要求书

1.热轧带钢端部形状在线视觉测量装置，其特征在于：是一种基于激光器的视觉传感装置，包括热带钢末端形状检测装置、视觉信息处理系统和在线检测装备监控系统；所述热带钢末端形状检测装置主要包括视觉传感系统、激光器和计算机处理单元，其中，视觉传感系统包括两路线阵CCD摄像机，两路线阵CCD摄像机被分别安置在两个滑块上设置的高度和角度可调的摄像机安装架上，两个滑块则分别设置在带钢生产线的带钢传送带上方固定在机架上的一条导轨上，两路线阵CCD摄像机之间间隔为300mm～600mm，位于带钢的宽度方向上，每个CCD线阵摄像头都能拍摄到热轧带钢的两个边缘，两路线阵CCD摄像机都与计算机处理单元用网线相连接，激光器位于两路线阵CCD摄像机的右上方，并被固定在上述机架的另一条导轨上安装的一个激光器支架上，计算机处理单元的硬件构成包括计算机及其部件、控制面板、监视器和信号线，其中计算机分别与控制面板和监视器利用信号线连接，该计算机处理单元的软件构成分为图像处理单元和带钢端部形状处理单元，所述图像处理单元是以工业通用计算机为平台，在vc6.0的平台下，利用OpenCV图像处理函数库所编写的图像处理软件，所述带钢端部形状处理单元存储有多种带钢端部形状；所述视觉信息处理系统包括带宽计算系统、线阵CCD图像处理系统、液晶显示屏、键盘和鼠标、信号处理器和工业计算机，其中带宽计算系统包括得到边缘点坐标算法、三角计算算法和带宽计算界面，线阵CCD图像处理系统包括人机界面、图像采集程序和图像边缘检测算法；上述在线检测装备监控系统包括带宽计算系统的监控界面和后台数据库管理软件；热带钢末端形状检测装置中的视觉传感系统通过网线连接视觉信息处理系统，视觉信息处理系统用USB导线连接在线检测装备监控系统，由此构成热轧带钢端部形状在线视觉测量装置。

2.根据权利要求1所说热轧带钢端部形状在线视觉测量装置，其特征在于：所述两路线阵CCD摄像机分为左边的线阵CCD摄像机和右边的线阵CCD摄像机，由此构成双目视觉系统。

3.根据权利要求2所说热轧带钢端部形状在线视觉测量装置，其特征在于：所述左边的线阵CCD摄像机、右边的线阵CCD摄像机和激光器共同组成成像系统的扫描器，将此成像系统的扫描器以0度～90度的角度安装于带钢生产线上方。

4.根据权利要求1所说热轧带钢端部形状在线视觉测量装置，其特征在于：所述摄像机安装架的高度和角度通过滑杆上下调节，两个CCD线阵摄像头之间的距离通过导轨上的滑块进行调整，摄像机安装架的末端设计为舵机结构从而使CCD线阵摄像头可以在四个方向进行旋转。

5.根据权利要求1所说热轧带钢端部形状在线视觉测量装置，其特征在于：所述边缘点坐标算法是：利用三角原理来计算出各边缘点在X-Z坐标系中的位置，以点M(X₀,Z₀)为例，在已知线阵CCD摄像机光轴与X-Z坐标系Z轴间夹角为β，左右线阵CCD摄像机光心间距为d的情况下，计算带钢的边缘位置的公式为：

Z0=dtan(atan(X0lf)+β)-tan(atan(X0rf)-β)]]>

X0=tan(atan(X0r/f)-β)+tan(atan(X0l/f)+β)-tan(atan(X0r/f)-β)+tan(atan(X0l/f)+β)×d2]]>

Z1=dtan(-atan(X1rf)+β)-tan(-atan(X1lf)-β)]]>

X1=tan(-atan(X1rf)+β)+tan(-atan(X1lf)-β)tan(-atan(X1rf)+β)-tan(-atan(X1lf)-β)×(-d2)]]>

其中X_l和X_r分别为点M(X₀,Z₀)在左右线阵CCD摄像机成像的像素坐标值，带宽测量软件对每一个边缘点均进行类似运算，可获知当前带钢边缘的位置，进而计算当前检测的相邻边缘点间的距离、最外侧边缘点间的距离得到中心线的位置和中心线偏差，进而根据所测钢带边缘点历史数据进行平滑滤波与插值运算，去除由于现场恶劣工况所引起的随机误差。

上述公式中，f为线阵CCD摄像机的焦距，X_0r为点M(X₀,Z₀)在右边线阵CCD摄像机的成像坐标，X_0l为点M(X₀,Z₀)在左边的线阵CCD摄像机的成像坐标，X_1r为点N(X₁,Z₁)在右边的线阵CCD摄像机的成像坐标，X_1l为点N(X₁,Z₁)在左边的线阵CCD摄像机的成像坐标。