度为0，定义旋转角度0为镜面与水平方向的夹角，并且第一平面镜4与第二 平面镜5之间的距离可W调节，具体为第一平面镜和第二平面镜之间的水平距离口和竖直 距离公的调节。
[0018] 相机2 (图像传感器）接受经过平面镜组4、5反射的光线成像，当被成像物体厚度 变化时，通过调整平面镜组4、5的角度和距离，实现对物体表面成像位置高度变化及位置 偏移的补偿。如图2所示，检测系统成像光路中，设；光源入射角为公，光线经物体反射角 为当被拍摄物体厚度变化H'时，会导致相机成像光程变化1'，位置发生偏移d'根据 给定的检测光路入射角和反射角，其计算式为： 式中；r--相机成像光程变化；d'--位置发生偏移； 公…光源入射角； (1) a-光线反射角； H'--被拍摄物体厚度变化； 为确保成像效果和参数不变，需要通过调整反射镜组来补偿成像位置的高度变化和横 向偏移量。如图3所示，设第二平面镜5更接近相机2,位置调整过程中，第二平面镜5宽 度中也0点位置固定，调整过0点的长度方向的轴线旋转，其旋转角度为0，定义旋转角度 0为镜面与水平方向的夹角。第一平面镜4的位置通过其宽度中点0'确定，具体通过相 对0点高度H和横向偏移D来定位，第一平面镜4旋转角度也为0，该样保证第一平面镜4 与第二平面镜5平行，并且第一平面镜4的光线反射面与第二平面镜5相对。由此平面镜 组和光线之间的相对位置固定，并且可W计算。
[0019] 由图3所示，第一平面镜光线入射方向与竖直方向夹角11、第二平面镜光线出射 方向与竖直方向夹角的角度15均为平面镜与水平方向夹角13为0，平面镜法线方向 与竖直方向夹角14为0，由此确定平面镜组的光线入射角和反射角度为角14与角15的 和，即"+ 0 ;第一平面镜4和第二平面镜5旋转角度0值；90° _ ">0〉-(9〇° +")。 进一步的，可W计算第一平面镜光线出射方向与竖直方向夹角12为〇 +20。由此建立反 射光程差、成像位置偏移和反射镜位置的关系式：
式中；r--相机成像光程变化；d'--位置发生偏移； a--光线反射角； 0-第一、第二平面镜镜面与水平方向的夹角； H--第一平面镜宽度中点0'与第二平面镜宽度中点0垂直高度； D--第一平面镜宽度中点〇'与第二平面镜宽度中点0横向距离； 其中；r、d'由公式（1)得到，光线反射角a为已知，从而可通过公式（2)和（3)计 算得到H、0和D。根据计算得到公、口和0调整平面镜组4、5至确定位置，即可W有效成 像。
[0020]参见图4,第二平面镜5宽度中也0点位置固定，只旋转角度0，该角度随着物体 表面高度的提高而增大，由图3可知90。一 (90° +〇)。第一平面镜4则需要同 时进行距离调整和角度调整，角度变化随第二平面镜5变化而变，严格保持平行。位置变化 通过上述计算得到。由图4可知，当物体厚度由薄变厚时，即由A变化到B，第一平面镜4与 第二平面镜5距离变大，旋转角度0也需要变大。
[0021] 特殊情况下，当相机成像角度〇 =0时，参见图5,即相机成像光线垂直被拍摄物体 表面时，被拍摄物体厚度变化时，仅调整平面镜的相对位置高度和角度即可。
[0022] 该里需要指出的是，虽然在本案的实施例中将第二平面镜5宽度中也0点位置固 定，调整其旋转角度0，进而再调整第一平面镜4的距离和旋转角度，该个实施例是相对简 单和优选的。其它如：第一平面镜4宽度中也点位置固定，调整其旋转角度0，进而再调整 第二平面镜5的距离和旋转角度；W及调整第一平面镜4和第二平面镜5的距离和旋转角 度，也是符合本发明的发明思路的。
[0023]W上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种物体厚度变化的线扫描相机成像方法，其特征是： 将相机和光源以设定的角度构成检测系统成像光路，在被成像物体光线的反射光路上 配置平面镜组，光线从光源发出，经过成像表面反射后，再经平面镜组后进入相机成像；所 述平面镜组包括第一平面镜和第二平面镜，第一平面镜和第二平面镜反射面相对且平行， 第一平面镜和第二平面镜分别以过宽度中点的长度方向旋转轴转动，并且第一平面镜和第 二平面镜之间的距离能调节； 当被成像物体表面高度变化时，通过调整平面镜组之间的距离和角度，维持原成像光 源和相机位置不变的情况，仍然可以有效成像。2. 根据权利要求1所述的物体厚度变化的线扫描相机成像方法，其特征是：所述检测 系统成像光路中，设：光源入射角为々，光线经物体反射角为〃，当被拍摄物体厚度变化 H'时，会导致相机成像光程变化1'，位置发生偏移d'根据给定的检测光路入射角和反 射角，其计算式为：式中：1' 一相机成像光程变化；d'-位置发生偏移； ，一光源入射角； 〇-光线反射角； H' -被拍摄物体厚度变化； 为确保成像效果和参数不变，需调整反射镜组来补偿成像位置的高度变化和横向偏移 量；设第二平面镜更接近相机，第二平面镜宽度中心〇点位置固定，调整过〇点的长度方向 的轴线旋转，其旋转角度为〃，定义旋转角度〃为镜面与水平方向的夹角；第一平面镜的 位置通过其宽度中点〇'确定，具体通过相对0点高度H和横向偏移D来定位，第一平面镜 旋转角度也为0 ; 其中：rf*=H/i*ga+Z)(3) 式中：1' 一相机成像光程变化；d'-位置发生偏移； a 一光线反射角； 〃一第一、第二平面镜镜面与水平方向的夹角； H _ -第一平面镜宽度中点0'与第二平面镜宽度中点0垂直高度； D-第一平面镜宽度中点〇'与第二平面镜宽度中点0横向距离； 其中：T、d'由公式（1)得到，光线反射角a为已知，从而可通过公式（2)和（3)计 算得到H、〃和D。3.根据权利要求2所述的物体厚度变化的线扫描相机成像方法，其特征是：所述第二 平面镜旋转角度^值：90° - (90°+a)。4.根据权利要求1或2所述的物体厚度变化的线扫描相机成像方法，其特征是：所述 第一平面镜和第二平面镜为长条状。
【专利摘要】本发明涉及一种机器视觉检测和测量领域。一种物体厚度变化的线扫描相机成像方法，将相机（2）和光源（1）以设定的角度构成检测系统成像光路，在被成像物体光线的反射光路上配置平面镜组，光线从光源发出，经过成像表面（3）反射后，再经平面镜组后进入相机成像；平面镜组包括第一平面镜（4）和第二平面镜（5），第一平面镜和第二平面镜反射面相对且平行，第一平面镜和第二平面镜分别以过宽度中点的长度方向旋转轴转动，并且相互之间的距离能调节；当被成像物体表面高度变化时，通过调整平面镜组之间的距离和角度，维持原成像光源和相机位置不变的情况，仍然可以有效成像。本发明可应用于钢铁板坯、铜带等厚度变化较大的表面检测系统中。
【IPC分类】G01N21/88, G01N21/01
【公开号】CN104949983
【申请号】CN201410120138
【发明人】王康健, 杨水山, 宗德祥, 何永辉, 彭铁根, 石桂芬, 梁爽
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月28日