[发明专利]基于结构光的辊压机辊面重建装置和方法

说明书

本发明公开了基于结构光的辊压机辊面重建装置，包括控制辊压机运动的运动控制系统、用于投射光栅条纹的光栅投影装置和用于采集图像的图像采集模块，所述图像采集模块电连接有用于处理图像的计算机系统，本发明还公开了一种基于结构光的辊压机辊面重建方法，包括：通过运动控制系统控制辊压机在光封闭空间内运动；对辊压机表面投射编码光栅条纹，并通过图像采集装置获取投射光栅条纹之后的辊压机表面的形变条纹图；计算机系统根据所述形变条纹图获得被测辊压机表面的相位分布信息并计算得到高度信息，可快速且准确地重建辊压机辊面的的三维形态，对辊面破损情况进行实时监测，极大的提高了工作的效率，有效解决背景技术中的技术问题。

技术领域

本发明涉及计算机视觉三维重建技术领域，具体而言，本发明涉及基于结构光的辊压机辊面重建装置和方法。

背景技术

辊压机，是国际80年代中期发展起来的新型水泥节能粉磨设备，具有替代能耗高、效率低球磨机预粉磨系统，并且降低钢材消耗及噪声的功能。辊压机由料床粉磨原理设计而成，其主要特征是：高压、满速、满料、料床粉碎。在生产实践中，经过长期使用，辊压机辊面会产生一定程度的损坏，包括：辊面产生裂纹，辊面凹坑或辊面硬质耐磨层剥落。辊压机辊面损坏之后，其表面凹凸不平，无法对物料进行有效挤压，造成称重仓频繁“冲料”，回料皮带及入称重仓斗提压死，系统跳停等一系列问题。因此，研究辊压机辊面重建以检测其辊面破损程度对于辊压机高效工作具有重要意义。

随着计算机技术和图像分析技术的发展，研究人员开始运用光学CCD技术(数字图像传感技术)精密检测辊压机外观，采用计算机数字图像处理技术检测出辊压机辊面凹凸的外观信息，对辊压机辊面的外观等级进行评估，利用对辊面的评估结果评定辊压机辊面的破损情况，以便及时修复辊压机，保证辊压机安全稳定运行，提高辊压机工作效率。如专利号为CN104923576B的“热轧生产线精轧工作辊辊面自动检测装置”，采用工作辊辊面拍摄和工作辊辊面评级组成的系统，通过图像管理系统及管理程序对由辊面拍摄系统传递的摄取辊面图像进行表征和数据化处理；由图像处理系统处理后的下机辊面图像与工作辊辊面标准做对比训练和学习，自动给出需要评级的辊面等级，并将工作辊的判定等级信息传递给工作辊管理系统进行记录。

与传统的人为评级方法相比，该装置对整个工作辊的使用历程做客观的评价和完整的记录，为工作辊的重复上机使用提供客观依据，并能根据轧制品种选择性的使用相应辊面等级的工作辊，有效的避免了因上机工作辊因辊面等级不符合要求而导致的一系列质量损失。但该装置不能对工作中的辊压机辊面的破损情况进行实时成像与监测。

发明内容

为了寻找更为有效的实现方案，本发明提供了基于结构光的辊压机辊面重建装置和方法，可快速且准确地重建辊压机辊面的三维形态，实现辊面破损情况的实时监测，极大的提高了工作的效率，并能够有效地满足现代化工业中对自动化生产的需求，有效解决背景技术中的技术问题。

为实现上述目的，本发明公开了基于结构光的辊压机辊面重建装置，包括控制辊压机运动的运动控制系统、用于投射光栅条纹的光栅投影装置和用于采集图像的图像采集模块，所述图像采集模块电连接有用于处理图像的计算机系统，所述计算机系统包括用于采集图像的图像采集卡和用于对图像进行处理的图像处理分析模块，所述运动控制系统、光栅投影装置和计算机系统和辊压机均设置在光封闭空间内部。

优选地，所述光栅投影装置包括投影仪和相机，所述投影仪用于对辊压机投射光栅条纹，所述相机用于拍摄投影在辊压机表面的图像，且所述相机通过和图像采集模块电连接传输拍摄的图像。

优选地，所述计算机系统包括CPU、存储硬盘、图像采集卡和图形处理分析模块，所述图形处理分析模块包括相位提取模块和高度恢复模块。

本发明还公开了基于结构光的辊压机辊面重建方法，包括：

通过运动控制系统控制辊压机在光封闭空间内运动；