一種基于對(duì)稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型專利涉及形貌檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種基于對(duì)稱雙線激光角度可控的 中厚板形貌檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)加工工業(yè)逐漸采用自動(dòng)化作業(yè)線，以冷乳中厚鋼板為主要原材料的制造 業(yè)對(duì)其板形的要求越來越高。板形控制已成為當(dāng)今冶金界迫切需要解決的問題，而板形檢 測(cè)是實(shí)現(xiàn)板形自動(dòng)控制的重要前提之一。特別是隨著該類部件向生產(chǎn)規(guī)模化、使用環(huán)境極 端化以及相關(guān)設(shè)備大型化和高速化等方向飛速發(fā)展，中厚鋼板的形貌檢測(cè)技術(shù)更加體現(xiàn)出 其重要性和迫切性，并在可靠性、實(shí)時(shí)性及其自動(dòng)在線檢測(cè)能力等方面對(duì)該技術(shù)提出了更 高的要求。因此，以具有廣泛應(yīng)用場(chǎng)合和巨大市場(chǎng)潛力的中厚板板材為檢測(cè)對(duì)象，開展高性 能自動(dòng)化在線圖像檢測(cè)理論和技術(shù)的研究，賦予其高可靠、高實(shí)時(shí)和高精度的檢測(cè)能力，具 有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
[0003] 由于乳制的中厚板板材頭、尾輪廓形狀存在很大的不確定性，采用傳統(tǒng)的檢測(cè)原 理無法精確地這部分的輪廓信息，甚至不能對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。再者，現(xiàn)有的基于CMOS圖像傳 感器的輪廓檢測(cè)儀無法獨(dú)立地完成帶鋼輪廓的檢測(cè)，因?yàn)槠錈o法測(cè)量出帶鋼表面相的高度 信息，而是依賴于上一級(jí)系統(tǒng)或者其他高度檢測(cè)設(shè)備，這嚴(yán)重限制了輪廓檢測(cè)儀的應(yīng)用范 圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)當(dāng)前中厚板輪廓檢測(cè)儀技術(shù)的不足，提供一種基于對(duì)稱 雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)。
[0005] 基于對(duì)稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括檢測(cè)裝 置和控制裝置，檢測(cè)裝置包括線激光源、線激光固定裝置、步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)控制單元、面 陣CMOS相機(jī)、相機(jī)鏡頭、面陣CMOS相機(jī)的安裝裝置、傳感器柜、脈沖測(cè)速儀、待測(cè)中厚鋼 板、傳送帶、光電開關(guān)接收器、光電開關(guān)發(fā)射器、支架；傳感器柜內(nèi)在等高平面上設(shè)有兩個(gè)面 陣CMOS相機(jī)，在面陣CMOS相機(jī)上裝有相機(jī)鏡頭，且通過安裝裝置固定在支架上，在其面陣 CMOS相機(jī)的兩側(cè)分別設(shè)有線激光源，線激光源與面陣CMOS相機(jī)軸線之間的夾角為2-12度， 脈沖測(cè)速儀固定在傳送帶的側(cè)邊，傳送帶上設(shè)有待測(cè)中厚鋼板，在待測(cè)中厚鋼板上設(shè)有對(duì) 稱線激光源的激光線重疊區(qū)域，光電開關(guān)接收器在待測(cè)中厚鋼板的正上方，光電開關(guān)發(fā)射 器在待測(cè)中厚鋼板的正下方，與光電開關(guān)接收器形成對(duì)射，面陣CMOS相機(jī)拍攝形成相機(jī) 檢測(cè)區(qū)域，傳感器柜放置在支架上，檢測(cè)裝置由控制裝置控制。
[0006] 所述的控制裝置包括前端工控機(jī)、相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡、 AT89S52單片機(jī)、基于CPCI接口的圖像采集卡、脈沖測(cè)速儀、模擬信號(hào)采集卡、數(shù)字1/0信 號(hào)控制卡、驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)；前端工控機(jī)分別與相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口的串口擴(kuò)展 卡、AT89S52單片機(jī)相連，相機(jī)工控機(jī)與基于CPCI接口的圖像采集卡相連，基于CPCI接口 的圖像采集卡與兩個(gè)面陣CMOS相機(jī)相連，基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡分別與脈沖測(cè)速儀、 模擬信號(hào)采集卡和數(shù)字I/O信號(hào)控制卡相連，AT89S52單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路與步進(jìn)電機(jī)相連。
[0007] 所述的步進(jìn)電機(jī)固定在步進(jìn)電機(jī)支架上并通過帶動(dòng)線激光源夾緊裝置帶動(dòng)線激 光源旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)支架固定在支架上。
[0008] 本實(shí)用新型專利與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果
[0009] 1)采用對(duì)稱雙線激光源檢測(cè)時(shí)的標(biāo)定方法簡(jiǎn)單，檢測(cè)分辨率高，精度高；
[0010] 2)采用對(duì)稱雙線激光源檢測(cè)系統(tǒng)，線激光入射角度大，避免檢測(cè)拐點(diǎn)失效和減小 漂移，保證結(jié)果準(zhǔn)確可靠；
[0011] 3)采用對(duì)稱雙線激光源照射在中厚板的表面上，相鄰激光線之間通過拼接方式形 成一條橫跨整個(gè)帶鋼表面的長(zhǎng)激光線，了提高帶鋼寬度的檢測(cè)范圍和激光線沿其長(zhǎng)度方向 上光強(qiáng)的均勻性；
[0012] 4)兩相鄰面陣CMOS相機(jī)之間采用部分視覺重疊的方式來拍攝入射在帶鋼表面上 的激光線，這種視覺拍攝方式能保證帶鋼側(cè)邊和頭、尾的輪廓都能被檢測(cè)到；
[0013] 5)為了使面陣CMOS相機(jī)所拍攝的圖像中激光線能反映出帶鋼表面的高度息，線 激光源以一定的傾角將線激光照在帶鋼表面上，且角度大小可控制；
[0014] 6)基于對(duì)稱雙線激光角度可控的的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)，比傳統(tǒng)檢測(cè)裝置分 辨率提高一倍，可以大大提高圖像中激光線端點(diǎn)位置坐標(biāo)的提取精度；
[0015] 7)利用面陣CMOS相機(jī)來拍攝入射在帶鋼表面上的激光線，這種基于機(jī)器視覺的 輪廓檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了帶鋼輪廓的非接觸式檢測(cè)；
[0016] 8)利用脈沖測(cè)速儀來測(cè)量中厚鋼在傳輸帶上的輸送速度，不僅實(shí)現(xiàn)了中厚鋼速度 的非接觸式測(cè)量，而且在速度測(cè)量精度上具有更高重復(fù)檢查精度，提高了帶鋼輪廓檢測(cè)的 精確度，且成本較多普勒測(cè)速儀大大降低；
[0017] 9)基于對(duì)稱式雙激光角度可控的板形檢測(cè)在線檢測(cè)鋼板，能夠判別振動(dòng)的大小， 通過垂直高度上的高精度的靜態(tài)標(biāo)定，使得系統(tǒng)在檢測(cè)存在振動(dòng)干擾的帶鋼板形時(shí)，能 準(zhǔn)確測(cè)量帶鋼寬度，通過數(shù)據(jù)濾波的手段正確處理檢測(cè)數(shù)據(jù)，消除或抑制振動(dòng)對(duì)平直度檢 測(cè)的影響，獲得可靠的檢測(cè)結(jié)果。
[0018]10)為了減小帶鋼自動(dòng)生產(chǎn)線各種工況對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的干擾，在檢測(cè)系統(tǒng)中包含了 風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系系統(tǒng)，使面陣CMOS相機(jī)、線激光源和脈沖測(cè)速儀工作在最佳的檢測(cè)狀 〇
【附圖說明】
[0019]圖1是基于對(duì)稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0020]圖2是基于對(duì)稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)的控制裝置示意框 圖；
[0021]圖3是基于稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)的線激光角度可控的 構(gòu)架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4是基于稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)的對(duì)稱式雙激光檢測(cè) 模型；
[0023] 圖5是基于稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)的冷乳中厚板輪廓檢 測(cè)的實(shí)現(xiàn)示意圖；
[0024] 圖6是根據(jù)端點(diǎn)坐標(biāo)擬合出的中厚鋼板外形輪廓圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 如圖1所示，基于對(duì)稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 包括檢測(cè)裝置和控制裝置，檢測(cè)裝置包括線激光源1、線激光固定裝置2、步進(jìn)電機(jī)3、單片 機(jī)控制單元4、面陣CMOS相機(jī)5、相機(jī)鏡頭6、面陣CMOS相機(jī)的安裝裝置7、傳感器柜8、脈 沖測(cè)速儀9、待測(cè)中厚鋼板10、傳送帶11、光電開關(guān)接收器13、光電開關(guān)發(fā)射器14、支架15 ; 傳感器柜8內(nèi)在等高平面上設(shè)有兩個(gè)面陣CMOS相機(jī)5,在面陣CMOS相機(jī)5上裝有相機(jī)鏡 頭6,且通過安裝裝置7固定在支架15上，在其面陣CMOS相機(jī)5的兩側(cè)，即面陣CMOS相機(jī) 的軸線12的兩側(cè)分別設(shè)有線激光源1，線激光源1與面陣CMOS相機(jī)5軸線之間的夾角為 2-12度，脈沖測(cè)速儀9固定在傳送帶11的側(cè)邊，傳送帶11上設(shè)有待測(cè)中厚鋼板10,在待測(cè) 中厚鋼板10上設(shè)有對(duì)稱線激光源的激光線重疊區(qū)域16,光電開關(guān)接收器13在待測(cè)中厚鋼 板10的正上方，光電開關(guān)發(fā)射器14在待測(cè)中厚鋼板10的正下方，與光電開關(guān)接收器13形 成對(duì)射，面陣CMOS相機(jī)5拍攝形成相機(jī)檢測(cè)區(qū)域17,傳感器柜8放置在支架15上，檢測(cè)裝 置由控制裝置控制。
[0026] 如圖2所示，所述的控制裝置包括前端工控機(jī)、相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口的串 口擴(kuò)展卡、AT89S52單片機(jī)、基于CPCI接口的圖像采集卡、脈沖測(cè)速儀、模擬信號(hào)采集卡、 數(shù)字1/0信號(hào)控制卡、驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)；前端工控機(jī)分別與相機(jī)工控機(jī)、基于CPCI接口 的串口擴(kuò)展卡、AT89S52單片機(jī)相連，相機(jī)工控機(jī)與基于CPCI接口的圖像采集卡相連，基于 CPCI接口的圖像采集卡與兩個(gè)面陣CMOS相機(jī)相連，基于CPCI接口的串口擴(kuò)展卡分別與脈 沖測(cè)速儀、模擬信號(hào)采集卡和數(shù)字1/0信號(hào)控制卡相連，AT89S52單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路與步進(jìn) 電機(jī)相連。
[0027] 如圖3所示，所述的步進(jìn)電機(jī)3固定在步進(jìn)電機(jī)支架4. 1上并通過帶動(dòng)線激光源 夾緊裝置4. 2帶動(dòng)線激光源1旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)支架4. 1固定在支架15上。
[0028] 基于對(duì)稱雙線激光角度可控的中厚鋼板形貌檢測(cè)方法包括如下步驟：
[0029] 1)利用帶鋼傳送帶11將待測(cè)中厚鋼板10輸送到傳感器柜8的下方，線激光源1 入射到待測(cè)中厚鋼板10表面形成一條橫跨整個(gè)帶鋼的激光線；
[0030] 2)利用光電開關(guān)接收器13和光電開關(guān)發(fā)射器14同步面陣CMOS相機(jī)5拍攝入射 在被測(cè)中厚鋼板10表面上的激光線和脈沖測(cè)速儀9測(cè)量中厚鋼板表面沿其長(zhǎng)度方向上的 速度；
[0031] 3)面陣CMOS相機(jī)5拍攝的圖像信息經(jīng)Camera Link接口傳輸?shù)较鄼C(jī)工控機(jī)上的 圖像采集卡，相機(jī)計(jì)算上的圖像采集卡負(fù)責(zé)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括中值濾波、特征區(qū)域的 裁剪、二值化、細(xì)化和圖像的壓縮編碼等，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過CPCI接口傳輸給相機(jī) 工控機(jī)；
[0032] 4)脈沖測(cè)速儀9將被測(cè)中厚鋼板的速度數(shù)據(jù)通過RS232通信協(xié)議傳輸給基于 CPCI接口的串口寬展卡并最終傳給前端控制機(jī)；
[0033] 5)模擬信號(hào)采集卡和數(shù)字1/0信號(hào)控制卡通過RS485通信協(xié)議與基于CPCI接口 的串口寬展卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，基于CPCI接口的串口寬展卡通過CPCI通信接口與前端工控 機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
[0034