基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法与流程

本发明涉及材板形检测的技术领域，具体而言，尤其涉及基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法。

背景技术：

板形是钢带、铝带和铜带等金属带材的重要质量指标。板形问题不仅影响生产企业的金属带材成材率，还直接影响下游用户使用的便利性，而板形的在线检测是金属带材生产企业的实现板形控制的关键技术和前提。

目前金属带材板形检测技术主要有接触式和非接触式两种。接触式板形检测方法主要是检测辊测定带材各点的张应力来获取板形，检测信号直接、测量精度高，但造价高、备件昂贵、检测辊辊面易磨损引起测量误差及导致板材表面划伤。非接触式板形检测方法主要采用激光测量法。采用激光投射各种类型的结构光至带材表面，包括单束线结构光、多束平行线结构光、多组多束线结构光，面阵相机从带材高度调制后的结构光反射信号中获取带材板形。

基于激光的金属带材板形检测方法具有以下两方面问题：1)面阵相机获取的带材板形数据是离散采样式的，仅限于投射激光投射位置处板形的获取；2)受面阵相机传输帧率以及处理速度限制，板形测量速度难以提高。

技术实现要素：

根据上述提出面阵相机获取的带材板形数据是离散采样式的，仅限于投射激光投射位置处板形的获取及受面阵相机传输帧率以及处理速度限制，板形测量速度难以提高的技术问题，而提供一种基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法。本发明主要利用基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法，包括以下步骤：

步骤s1：根据待测金属带材自身的运动，通过多个线阵相机以不同视角获取所述待测金属带材的表面图像；

步骤s2：通过立体匹配确定所述待测金属带材表面任一点在所述线阵相机的采集图像中的像素位置差异；

步骤s3：通过结合所述线阵相机的安装位置及视角，实时获取所述待测金属带材的板形，实现所述待测金属带材的板形检测。

进一步地，所述多个线阵相机均设置在所述待测金属带材的同一表面。

进一步地，所述线阵相机的视角任意两台之间均不平行。

更进一步地，所述线阵相机为普通线阵相机或者时间延时积分线阵相机。

进一步地，通过立体匹配确定所述待测金属带材表面任一点在所述线阵相机的采集图像中的像素位置差异，对于所述金属带材表面高度计算方法为：

h＝(s-s0)/(tgα+tgβ)；

其中，h表示金属带材表面板形高度，s表示金属带材表面任一点经立体匹配后在两台线阵相机采集图像中的像素位置差异，s0表示基准高度对应位置差异，α和β分别表示两台线阵相机视角朝向与垂直于板材运动方向之间的夹角。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明适用于金属带材表面板形的连续且密集检测，提高金属带材板形检测的实时性和可靠性，服务于金属带材板形的高精度控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的相机布置方式示意图。其中，(a)为线阵相机视角相对，对准带材表面同一位置；(b)为线阵相机视角相对，对准带材表面不同位置；(c)为线阵相机视角相背，对准带材表面不同位置。

图2为本发明的光源与相机配合方式示意图。(a)为相机对准带材表面同一位置，采用共享光源；(b)为相机对准带材表面不同位置，采用独立光源，其中独立光源与相机成像平面重合；(c)为相机对准金属表面不同位置，采用共面光源，其中独立光源与相机成像平面重合。

图3为本发明的板形高度计算示意图。(a)为板形下凹时，先进入相机2视野，后进入相机1视野；(b)为板形上凸时，先进入相机1视野，后进入相机2视野。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-3所示，本发明提供了一种基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法，其基本原理是利用金属带材自身的运动，通过两台不同视角布置的线阵相机获取金属带材表面二维扫描图像，对两个不同视角的二维图像进行匹配，获取金属带材表面任一像素位置处板形高度，实现金属带材板形的密集且连续检测。

在本申请中，对于所述金属带材表面高度计算方法为：

h＝(s-s0)/(tgα+tgβ)；

其中，h表示金属带材表面板形高度，s表示金属带材表面任一点经立体匹配后在两台线阵相机采集图像中的像素位置差异，s0表示基准高度对应位置差异，α和β分别表示两台线阵相机视角朝向与垂直于板材运动方向之间的夹角。

图1中，两台线阵相机的布置方式可以相对也可以相背。所述两台线阵相机沿金属带材运动方向前后布置，其视角朝向不平行，并且所述两台线阵相机视角之间的夹角为10～150°。所述两台线阵相机在金属表面的视野位置，可以相同以便共享光源；也可以不同以便工业现场灵活安装。所述两台线阵相机在金属表面的视场位置处，如果自然光线足够强可以不补光，如果光线不足也可利用共享光源或者单独使用光源进行补光。

图2中，根据不同的相机布置方式，可以使用光源对带材表面补光以提升图像质量：1)当两台线阵相机在金属表面的视场位置基本相同时，采用共享同一led条形、线型光源或者激光光源垂直于金属带材运动方向进行投射；2)当两台线阵相机在金属表面的视场位置不同时，不论两台线阵相机朝向相对还是相背，选择使用两组独立光源，独立光源采用led条形、线型光源或者激光光源。每一视角线阵相机均配合使用一组独立光源，每组独立光源沿与之配合的线阵相机成像平面向金属表面进行投射。

作为一种优选的实施方式，在本申请中，所述线阵相机为普通线阵相机或者时间延时积分线阵相机。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。