一种基于对称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型专利涉及形貌检测系统，尤其涉及一种基于对称双线激光角度可控的 中厚板形貌检测系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国加工工业逐渐采用自动化作业线，以冷乳中厚钢板为主要原材料的制造 业对其板形的要求越来越高。板形控制已成为当今冶金界迫切需要解决的问题，而板形检 测是实现板形自动控制的重要前提之一。特别是随着该类部件向生产规模化、使用环境极 端化以及相关设备大型化和高速化等方向飞速发展，中厚钢板的形貌检测技术更加体现出 其重要性和迫切性，并在可靠性、实时性及其自动在线检测能力等方面对该技术提出了更 高的要求。因此，以具有广泛应用场合和巨大市场潜力的中厚板板材为检测对象，开展高性 能自动化在线图像检测理论和技术的研究，赋予其高可靠、高实时和高精度的检测能力，具 有十分重要的理论意义和实用价值。
[0003] 由于乳制的中厚板板材头、尾轮廓形状存在很大的不确定性，采用传统的检测原 理无法精确地这部分的轮廓信息，甚至不能对其进行检测。再者，现有的基于CMOS图像传 感器的轮廓检测仪无法独立地完成带钢轮廓的检测，因为其无法测量出带钢表面相的高度 信息，而是依赖于上一级系统或者其他高度检测设备，这严重限制了轮廓检测仪的应用范 围。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是针对当前中厚板轮廓检测仪技术的不足，提供一种基于对称 双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统。
[0005] 基于对称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统，其特征在于包括检测装 置和控制装置，检测装置包括线激光源、线激光固定装置、步进电机、单片机控制单元、面 阵CMOS相机、相机镜头、面阵CMOS相机的安装装置、传感器柜、脉冲测速仪、待测中厚钢 板、传送带、光电开关接收器、光电开关发射器、支架；传感器柜内在等高平面上设有两个面 阵CMOS相机，在面阵CMOS相机上装有相机镜头，且通过安装装置固定在支架上，在其面阵 CMOS相机的两侧分别设有线激光源，线激光源与面阵CMOS相机轴线之间的夹角为2-12度， 脉冲测速仪固定在传送带的侧边，传送带上设有待测中厚钢板，在待测中厚钢板上设有对 称线激光源的激光线重叠区域，光电开关接收器在待测中厚钢板的正上方，光电开关发射 器在待测中厚钢板的正下方，与光电开关接收器形成对射，面阵CMOS相机拍摄形成相机 检测区域，传感器柜放置在支架上，检测装置由控制装置控制。
[0006] 所述的控制装置包括前端工控机、相机工控机、基于CPCI接口的串口扩展卡、 AT89S52单片机、基于CPCI接口的图像采集卡、脉冲测速仪、模拟信号采集卡、数字1/0信 号控制卡、驱动电路、步进电机；前端工控机分别与相机工控机、基于CPCI接口的串口扩展 卡、AT89S52单片机相连，相机工控机与基于CPCI接口的图像采集卡相连，基于CPCI接口 的图像采集卡与两个面阵CMOS相机相连，基于CPCI接口的串口扩展卡分别与脉冲测速仪、 模拟信号采集卡和数字I/O信号控制卡相连，AT89S52单片机、驱动电路与步进电机相连。
[0007] 所述的步进电机固定在步进电机支架上并通过带动线激光源夹紧装置带动线激 光源旋转，步进电机支架固定在支架上。
[0008] 本实用新型专利与现有技术相比具有的有益效果
[0009] 1)采用对称双线激光源检测时的标定方法简单，检测分辨率高，精度高；
[0010] 2)采用对称双线激光源检测系统，线激光入射角度大，避免检测拐点失效和减小 漂移，保证结果准确可靠；
[0011] 3)采用对称双线激光源照射在中厚板的表面上，相邻激光线之间通过拼接方式形 成一条横跨整个带钢表面的长激光线，了提高带钢宽度的检测范围和激光线沿其长度方向 上光强的均匀性；
[0012] 4)两相邻面阵CMOS相机之间采用部分视觉重叠的方式来拍摄入射在带钢表面上 的激光线，这种视觉拍摄方式能保证带钢侧边和头、尾的轮廓都能被检测到；
[0013] 5)为了使面阵CMOS相机所拍摄的图像中激光线能反映出带钢表面的高度息，线 激光源以一定的倾角将线激光照在带钢表面上，且角度大小可控制；
[0014] 6)基于对称双线激光角度可控的的中厚钢板形貌检测系统，比传统检测装置分 辨率提高一倍，可以大大提高图像中激光线端点位置坐标的提取精度；
[0015] 7)利用面阵CMOS相机来拍摄入射在带钢表面上的激光线，这种基于机器视觉的 轮廓检测方法实现了带钢轮廓的非接触式检测；
[0016] 8)利用脉冲测速仪来测量中厚钢在传输带上的输送速度，不仅实现了中厚钢速度 的非接触式测量，而且在速度测量精度上具有更高重复检查精度，提高了带钢轮廓检测的 精确度，且成本较多普勒测速仪大大降低；
[0017] 9)基于对称式双激光角度可控的板形检测在线检测钢板，能够判别振动的大小， 通过垂直高度上的高精度的静态标定，使得系统在检测存在振动干扰的带钢板形时，能 准确测量带钢宽度，通过数据滤波的手段正确处理检测数据，消除或抑制振动对平直度检 测的影响，获得可靠的检测结果。
[0018]10)为了减小带钢自动生产线各种工况对检测系统的干扰，在检测系统中包含了 风冷系统和水冷系系统，使面阵CMOS相机、线激光源和脉冲测速仪工作在最佳的检测状 〇
【附图说明】
[0019]图1是基于对称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统的检测装置结构示 意图；
[0020]图2是基于对称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统的控制装置示意框 图；
[0021]图3是基于称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统的线激光角度可控的 构架结构示意图；
[0022] 图4是基于称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统的对称式双激光检测 模型；
[0023] 图5是基于称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统的冷乳中厚板轮廓检 测的实现示意图；
[0024] 图6是根据端点坐标拟合出的中厚钢板外形轮廓图。
【具体实施方式】
[0025] 如图1所示，基于对称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测系统，其特征在于 包括检测装置和控制装置，检测装置包括线激光源1、线激光固定装置2、步进电机3、单片 机控制单元4、面阵CMOS相机5、相机镜头6、面阵CMOS相机的安装装置7、传感器柜8、脉 冲测速仪9、待测中厚钢板10、传送带11、光电开关接收器13、光电开关发射器14、支架15 ; 传感器柜8内在等高平面上设有两个面阵CMOS相机5,在面阵CMOS相机5上装有相机镜 头6,且通过安装装置7固定在支架15上，在其面阵CMOS相机5的两侧，即面阵CMOS相机 的轴线12的两侧分别设有线激光源1，线激光源1与面阵CMOS相机5轴线之间的夹角为 2-12度，脉冲测速仪9固定在传送带11的侧边，传送带11上设有待测中厚钢板10,在待测 中厚钢板10上设有对称线激光源的激光线重叠区域16,光电开关接收器13在待测中厚钢 板10的正上方，光电开关发射器14在待测中厚钢板10的正下方，与光电开关接收器13形 成对射，面阵CMOS相机5拍摄形成相机检测区域17,传感器柜8放置在支架15上，检测装 置由控制装置控制。
[0026] 如图2所示，所述的控制装置包括前端工控机、相机工控机、基于CPCI接口的串 口扩展卡、AT89S52单片机、基于CPCI接口的图像采集卡、脉冲测速仪、模拟信号采集卡、 数字1/0信号控制卡、驱动电路、步进电机；前端工控机分别与相机工控机、基于CPCI接口 的串口扩展卡、AT89S52单片机相连，相机工控机与基于CPCI接口的图像采集卡相连，基于 CPCI接口的图像采集卡与两个面阵CMOS相机相连，基于CPCI接口的串口扩展卡分别与脉 冲测速仪、模拟信号采集卡和数字1/0信号控制卡相连，AT89S52单片机、驱动电路与步进 电机相连。
[0027] 如图3所示，所述的步进电机3固定在步进电机支架4. 1上并通过带动线激光源 夹紧装置4. 2带动线激光源1旋转，步进电机支架4. 1固定在支架15上。
[0028] 基于对称双线激光角度可控的中厚钢板形貌检测方法包括如下步骤：
[0029] 1)利用带钢传送带11将待测中厚钢板10输送到传感器柜8的下方，线激光源1 入射到待测中厚钢板10表面形成一条横跨整个带钢的激光线；
[0030] 2)利用光电开关接收器13和光电开关发射器14同步面阵CMOS相机5拍摄入射 在被测中厚钢板10表面上的激光线和脉冲测速仪9测量中厚钢板表面沿其长度方向上的 速度；
[0031] 3)面阵CMOS相机5拍摄的图像信息经Camera Link接口传输到相机工控机上的 图像采集卡，相机计算上的图像采集卡负责对图像进行预处理，包括中值滤波、特征区域的 裁剪、二值化、细化和图像的压缩编码等，并将预处理后的数据通过CPCI接口传输给相机 工控机；
[0032] 4)脉冲测速仪9将被测中厚钢板的速度数据通过RS232通信协议传输给基于 CPCI接口的串口宽展卡并最终传给前端控制机；
[0033] 5)模拟信号采集卡和数字1/0信号控制卡通过RS485通信协议与基于CPCI接口 的串口宽展卡进行数据交互，基于CPCI接口的串口宽展卡通过CPCI通信接口与前端工控 机进行数据交互；
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