一种热轧带钢边浪的三维检测装置及方法与流程

本发明涉及带钢表面视觉检测技术，更具体地说，涉及一种热轧带钢边浪的三维检测装置及方法。

背景技术：

1、热轧生某些特定品种时，突出的质量问题是带钢头尾跑偏和单边浪缺陷，影响后工序焊接和轧制的稳定性，造成异常停机处理。产生和影响热轧带钢板形的因素有：板坯本身的厚度和宽度、板坯温度、轧辊水平度等等。它们时常表现为边浪和镰刀弯。

2、目前，部分热轧产线出口设置了平直度仪，可以根据温度和应力等曲线图用来检测带钢出精轧机架的平直度情况。由于带钢头、尾机架运行状态不稳定，存在不同程度的“游动”、“上漂”等现象，加上带钢经过层流冷却区后，实际板形与高温情况下存在较大的变化，这就造成平直度仪检测精度低，无法有效识别出对后工序生产造成影响的“异常板形”。目前热轧厂因边浪问题造成的下游质量问题很多。

3、现有专利申请中，如专利cn103486995a利用三组测距仪实现对板材板形的检测。专利cn104833317a公开了一种基于对称双线激光角度可控的中厚板形貌检测系统及其方法。中国专利cn104833317a采用双线激光及两台相机实现对板形的检测，运用labview的vision模块直接读取获得的图片信息并对图片进行处理以及拼接，最后进行亮线两端的坐标提取，从而获取纵向坐标，通过曲线拟合的方式，最终获得检测钢板的整体轮廓信息。现有专利技术的方法原理与本发明比较接近，都是采取机器视觉结合激光线的方法，但具体的实现方式又有所不同。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种热轧带钢边浪的三维检测装置及方法，实现对带钢边部浪形的浪距以及浪高的计算，从而实现对带钢边部浪形精确检测。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，一种热轧带钢边浪的三维检测装置，包括检测触发单元、激光结构光照射器、高速相机、光学系统视场调整单元、图像采集/传输单元、图像处理/识别单元和图像存储/显示单元；

4、所述检测触发单元用以实现辊道上带钢经过信号的捕获，并触发所述激光结构光照射器、所述高速相机的启动；

5、所述激光结构光照射器设于所述带钢的上方，并沿所述带钢的宽度方向发出n条平行等距且垂直于所述带钢的结构光束；

6、所述高速相机也设于所述带钢的上方，其视场与所述结构光束之间形成θ角；

7、所述光学系统视场调整单元通过调整所述高速相机对所述θ角进行调整；

8、所述图像采集/传输单元用以采集所述高速相机的图像并传输至所述图像处理/识别单元；

9、所述图像处理/识别单元对所述图像进行处理，经过激光线提取、激光线矫正，三维形貌重建以及三维缺陷识别计算获取所述带钢上边浪的浪距和高度，并输送至所述图像存储/显示单元；

10、所述图像存储/显示单元用以实现所述图像的存储和报警。

11、较佳的，所述检测触发单元包括设于辊道上的光电对射开关和编码器。

12、较佳的，所述结构光束的数量n≥2。

13、较佳的，所述高速相机的最小曝光时间t＝h/v；

14、其中，h为沿带钢运动方向图像分辨率，v为带钢的生产速度。

15、较佳的，所述θ角的角度范围为30°≤θ≤60°。

16、较佳的，所述图像采集/传输单元为图像采集卡。

17、较佳的，所述图像处理/识别单为图像处理计算机。

18、较佳的，所述图像存储/显示单元包括数据服务器和与其建立通讯的终端计算机。

19、较佳的，所述激光结构光照射器、所述高速相机和所述光学系统视场调整单元均设于防护箱内。

20、另一方面，一种热轧带钢边浪的三维检测方法，采用所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，通过所述检测触发单元捕获所述带钢经过信号，并触发所述激光结构光照射器、所述高速相机的启动，所述激光结构光照射器发出n条平行等距且垂直于所述带钢的结构光束，所述高速相机拍摄所述带钢表面的图像，所述图像采集/传输单元用以采集所述图像并传输至所述图像处理/识别单元，所述图像处理/识别单元对所述图像进行处理，计算和识别出所述带钢上边浪的浪距和高度，并输送至所述图像存储/显示单元，所述图像存储/显示单元用以实现所述图像的存储和报警。

21、本发明所提供的一种热轧带钢边浪的三维检测装置及方法，在现场使用过程中，根据现场检测区域和视场要求，将激光结构光源做成含有激光线数量不同的平行光束。该平行光束经过精确的标定，调节成平行精度较高的激光线阵光源。光学系统视场调整单元实现对高速相机视场和激光结构光光线间夹角θ角度的精确调整和设定。激光结构光光源照射在带钢边部表面上，如果带钢存在边浪，带钢表面的激光线会发生偏移，高速相机会连续拍出多张带有波谷或者波峰的条纹，图像采集和传输单元将采集到的带钢边部图像送往图像处理和识别单元，图像处理和识别单元对该图像连续进行拼接、处理和分析，就可以实现对带钢边部浪形的浪距以及浪高的计算，从而实现对带钢边部浪形精确检测。

技术特征：

1.一种热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：包括检测触发单元、激光结构光照射器、高速相机、光学系统视场调整单元、图像采集/传输单元、图像处理/识别单元和图像存储/显示单元；

2.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述检测触发单元包括设于辊道上的光电对射开关和编码器。

3.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述结构光束的数量n≥2。

4.根据权利要求3所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述高速相机的最小曝光时间t＝h/v；

5.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述θ角的角度范围为30°≤θ≤60°。

6.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述图像采集/传输单元为图像采集卡。

7.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述图像处理/识别单为图像处理计算机。

8.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述图像存储/显示单元包括数据服务器和与其建立通讯的终端计算机。

9.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，其特征在于：所述激光结构光照射器、所述高速相机和所述光学系统视场调整单元均设于防护箱内。

10.一种热轧带钢边浪的三维检测方法，其特征在于：采用如权利要求1-9之一所述的热轧带钢边浪的三维检测装置，通过所述检测触发单元捕获所述带钢经过信号，并触发所述激光结构光照射器、所述高速相机的启动，所述激光结构光照射器发出n条平行等距且垂直于所述带钢的结构光束，所述光学系统视场调整单元先对所述θ角度进行调整，所述高速相机拍摄所述带钢表面的图像，所述图像采集/传输单元用以采集所述图像并传输至所述图像处理/识别单元，所述图像处理/识别单元对所述图像进行处理，计算和识别出所述带钢上边浪的浪距和高度，并输送至所述图像存储/显示单元，所述图像存储/显示单元用以实现所述图像的存储和报警。

技术总结
本发明公开了一种热轧带钢边浪的三维检测装置及方法，包括检测触发单元、激光结构光照射器、高速相机、光学系统视场调整单元、图像采集/传输单元、图像处理/识别单元和图像存储/显示单元。本发明实现对带钢边部浪形的浪距以及浪高的计算，从而实现对带钢边部浪形精确检测。

技术研发人员：石桂芬,何永辉,梁兴国,钟云峰,梁爽,宗德祥,杨水山,彭铁根
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22