[发明专利]一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法

权利要求书

1.一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)搭建测量系统：在带钢端部放置1个CCD面阵相机以及双线激光投射器；所述双线激光投射器用于向带钢端部表面发射两道平行激光，两道激光平面投射到带钢端部表面后，在带钢端部表面形成两个激光光条，所述两个激光光条因带钢端部表面深度的变化而受到调制，所述CCD面阵相机从另外一个位置采集含有激光光条的图像；

(2)相机标定：利用采集到的图像对CCD面阵相机进行标定，得到相机内部参数、外部参数；

(3)光平面标定：利用采集到含有激光光条的图像、相机参数对激光平面进行标定，得到双线结构光的光平面参数；

(4)三维空间坐标求解：根据步骤(2)及步骤(3)中得到的相机的内部参数、外部参数和双线结构光的的光平面参数，得出像素坐标系和相机坐标系之间的转化关系，推导出热轧带钢端部三维轮廓测量模型；

(5)图片采集预处理：采集被测带钢端部表面含有激光光条的图像后，对采集到的含有激光光条的图像进行二值化，然后采用高斯滤波降噪，最后进行带钢边缘提取；

(6)光条图像处理：对激光光条中心坐标进行拟合；

(7)建立三角关系：建立CCD面阵相机、双线激光投射器与待测带钢之间的三角关系；

(8)三维重建：根据所述热轧带钢端部三维轮廓测量模型计算待测带钢端部表面激光光条的空间位姿坐标，并转换到全局测量坐标系下，得到带钢端部的三维点云图，在此基础上进行三维重建并对带钢宽度进行测量，最终获得热轧带钢端部的三维轮廓及带钢宽度。

2.根据权利要求1所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，所述双线激光投射器是2个独立的一字线型激光器的组合。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，所述双线激光投射器所投射激光颜色为绿色。

4.根据权利要求2所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，所述2个独立的一字线型激光器平行排列，并垂直于待测带钢的表面。

5.根据权利要求1所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，所述CCD面阵相机安装于带钢生产线斜上方，且所述CCD面阵相机同所述双线激光投射器所发射的激光线成30～60°夹角。

6.根据权利要求1所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，步骤(2)中，所述CCD面阵相机的内部参数包括内部参数矩阵及畸变系数，外部参数包括旋转矩阵和平移矩阵参数。

7.根据权利要求1所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，步骤(6)中，对激光光条中心坐标进行拟合，具体是采用高斯曲线拟合来获取条纹中心的坐标。

8.根据权利要求1所述的一种基于双线结构光的热轧带钢端部三维轮廓测量方法，其特征在于，步骤(7)中，基于激光测量原理，根据针孔相机模型和投射投影理论，所述热轧带钢端部三维轮廓测量模型为：

式中：ρ是所述CCD面阵相机的比例因子，K为所述CCD面阵相机的内参数矩阵，R为旋转矩阵，T为平移矩阵，(X_w,Y_w,Z_w)是相机坐标系下的坐标，(u,v)是图像像素坐标系下坐标；a₁，b₁，c₁，d₁为一个一字线型激光器发出的激光平面的平面方程系数，a₂，b₂，c₂，d₂为另一个一字线型激光器发出的激光平面的平面方程系数。