[发明专利]一种宽幅柔性板厚度实时检测装置及方法

权利要求书

1.一种宽幅柔性板厚度实时检测装置，其特征在于：它包括上表面测距单元、下表面测距单元、上导轨、下导轨、上滑块和下滑块；

所述上导轨与所述下导轨平行放置，所述上滑块沿所述上导轨滑动，所述下滑块沿所述下导轨滑动，且所述上表面测距单元与所述上滑块固连，所述下表面测距单元与所述下滑块固连，且所述上滑块和所述下滑块同步运动；

所述上表面测距单元和下表面测距单元均包括固定在盒体内的激光位移传感器、激光结构光源、摄像机和半透半反镜；所述半透半反镜法线方向与所述激光位移传感器的光线出射方向成135°，与所述激光结构光源出射方向成45°，且三者在同一平面内；所述摄像机的镜头朝向所述半透半反镜。

2.如权利要求1所述的一种宽幅柔性板厚度实时检测装置，其特征在于：所述激光位移传感器接收端前方放置有一激光位移传感器滤光片，所述摄像机镜头前方放置有一摄像机滤光片。

3.如权利要求1或2所述的一种宽幅柔性板厚度实时检测装置，其特征在于：所述激光位移传感器的激光波长为λ₁，所述激光结构光源采用单圆、同心多圆、十字交叉、网格和网点中的一种，激光波长为λ₂，并满足下式：

|λ₁-λ₂|≥20nm。

4.如权利要求3所述的一种宽幅柔性板厚度检测装置，其特征在于：所述激光位移传感器滤光片为窄带通滤光片，中心波长为λ₁，半带宽不大于10nm；所述摄像机滤光片为窄带通滤光片，中心波长为λ₂，半带宽不大于10nm。

5.如权利要求1到4任一项所述的一种宽幅柔性板厚度检测装置，其特征在于：所述摄像机包括镜头与图像传感器，其中所述图像传感器采用CCD、CMOS和光电转换器件中的一种。

6.一种采用如权利要求1到5任一项所述装置实现的宽幅柔性板厚度实时检测方法，其包括以下步骤：

1）对上表面测距单元进行标定；

2）对下表面测距单元进行标定；

3）对厚度检测装置进行标定；

4）对厚度进行检测。

7.如权利要求6所述的一种宽幅柔性板厚度实时检测方法，其特征在于：所述步骤1）中对上表面测距单元进行标定包括以下步骤：

①记摄像机光心坐标系为{C₁}，摄像机对应的图像坐标系为{Im₁}，CCD摄像机标定过程中第n个标定板空间位置对应的标定板坐标系为{S_1n}；

②对摄像机进行标定，得到摄像机内部参数{₁f_x,₁f_y,₁u₀,₁v₀}，其中₁f_x,₁f_y为镜头光心坐标系X,Y方向上的等效焦距，(₁u₀,₁v₀)为镜头光轴与图像平面交点在图像坐标系中的坐标；

③对激光结构光源与摄像机相对位置进行标定：将标定板放置于摄像机前方，将激光结构光投射于标定板上，变换标定板位置，拍摄一系列图像其中n＝1,2,...,N，N≥4，右上标calib表示该图像用于标定，提取图像激光光条上不共线的五个特征点，分别记为其位置关系满足：共线、共线；特征点在图像坐标系中的坐标记为将摄像机光心坐标系记为₁O_C1X_C1Y_C1Z_C，第n个标定板坐标系记为₁O_n1X_n1Y_n1Z_n，将两坐标系之间的转换矩阵记为[₁R_n  1T_n]，标定板的各个角点在₁O_C1X_C1Y_C1Z_C中的坐标记为由标定板图案角点位置关系知其在₁O_n1X_n1Y_n1Z_n中的坐标为图像上角点的像素坐标为三者关系满足以下两式：

Rn1Tn1xnk1ynk101=xCk1yCk1zCk1]]>

fx10u010fy1v01001xCk1zCk1yCk1zCk11=unk1vnk11]]>

联立求解得到转换矩阵[₁R_n  1T_n]

记点在₁O_C1X_C1Y_C1Z_C中的坐标为由以下两式联立求解得到：

Rn1Tn1xni1yni101=xCni1yCni1zCni1]]>

fx10u010fy1v01001xCni1zCni1yCni1zCni11=uni1vni11]]>

在激光结构光的两个光平面上，光平面在₁O_C1X_C1Y_C1Z_C中的方程满足以下两式：

A11·xCni1+B11·yCni1+C11·zCni1=1,i∈{0,1,3},n={1,2,...,N}]]>

A21·xCni1+B21·yCni1+C21·zCni1=1,i∈{0,1,3},n={1,2,...,N}]]>

联立求解得到(₁A₁,₁B₁,₁C₁,₁A₂,₁B₂,₁C₂)。