CN102288784B - 基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统 - Google Patents

基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统 Download PDF

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Abstract

一种基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，包括摄像机和激光平行光源，激光平行光源与摄像机设置在钢管输送线的上方，激光平行光源的投射方向与摄像机的镜头光轴呈大于0度的夹角，激光平行光源向钢管输送线至少投射两条平行的激光投射线条，摄像机拍摄钢管输送线中的激光投射线条，根据摄像机取得的图像中的弧形激光投射线条的位置和数量的变化判断钢管的进出状态，通过进出状态的变化判断钢管在钢管输送线的运动状态。本发明布置在钢管输送线的关键区域，可实现精整区域的输送过程跟踪，提高生产单位的质量控制。

Description

基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统
技术领域：
本发明涉及物理领域，尤其涉及测量技术，特别涉及测量物体运动方向的技术，具体的是一种基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统。
背景技术：
钢管生产过程中采用传感器控制方式跟踪精整区钢管的输送状态。通过对钢管的跟踪，记录下每一根钢管的生产数据。但是，由于钢管生产线环境恶劣，铁屑、油、水、粉尘等使传感器容易造成误信号，使得钢管的成品与实际生产数据不符。因此传感器控制方式不稳定。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，所述的这种基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，可以实现非接触式的检测。该检测方式消除了铁屑、油、水、粉尘等干扰，可解决现有技术中传感器跟踪方式不稳定的技术问题。
本发明的这种基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统包括摄像机和激光平行光源，其中，所述的激光平行光源与摄像机均设置在钢管输送线的上方，激光平行光源的投射方向与摄像机的镜头光轴呈大于0度的夹角，激光平行光源向钢管输送线至少投射两条平行的激光投射线条，摄像机拍摄钢管输送线中的激光投射线条，根据摄像机取得的图像中的弧形激光投射线条的位置和数量的变化判断钢管的进出状态，通过进出状态的变化判断钢管在钢管输送线的运动状态。
进一步的，激光平行光源的投射方向、摄像机的镜头光轴均分别与钢管输送线的运动平面呈小于90度的夹角。
进一步的，激光平行光源与摄像机均设置在一个设备箱体中，所述的设备箱体的底面设置有一个激光窗口和一个摄像机窗口，所述的激光窗口和摄像机窗口上分别覆盖有增透玻璃。
进一步的，所述的设备箱体设置在一个支架上。
进一步的，摄像机的图像信号输出端与一个计算机连接。
进一步的，利用一个计算机处理摄像机取得的图像，首先在检测图像中划定检测区域，然后对检测区域进行二值化操作，再计算像素的占空比，再根据占空比的上限和下限判断激光投射线条是否是圆弧，最后通过圆弧的数量和位置判断钢管的运动方向。
本发明的工作原理是：在钢管输送线的关键区域(如每个区域的入口、出口处、短切、水压等)投射平行线的结构光。由于光源与摄像机互成一定的角度，因此在摄像机中该直线在钢管表面形成一条弧线。通过捕捉弧线的变化可监控该区域钢管的进出状态，通过进出状态的变化跟踪钢管在整个钢管输送线的运动状态。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明在钢管输送线的关键区域(如每个区域的入口、出口处、短切、水压等)设置投射平行线的激光光源和摄像机，利用摄像机捕捉激光直线在钢管表面形成的弧线，根据弧线的变化监控该区域钢管的进出状态，通过进出状态的变化跟踪钢管在整个钢管输送线的运动状态，从而实现精整区域的输送过程跟踪，提高生产单位的质量控制。
附图说明：
图1是本发明的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统的结构示意图。
图2是本发明的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统的一个实施例的示意图。
图3是本发明的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统的一个实施例的俯视示意图。
图4是本发明的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统的一个实施例中的摄像机的布置示意图。
图5是本发明的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统的判断方法原理图。
具体实施方式：
实施例1：
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统包括摄像机1和激光平行光源2，其中，所述的激光平行光源2与摄像机1均设置在钢管输送线的上方，激光平行光源2的投射方向与摄像机1的镜头光轴呈大于0度的夹角，激光平行光源2向钢管输送线5的至少投射两条平行的激光投射线条，摄像机1拍摄钢管输送线5中的激光投射线条，根据摄像机1取得的图像中的弧形激光投射线条的位置和数量的变化判断钢管6的进出状态，通过进出状态的变化判断钢管6在钢管输送线5的运动状态。
进一步的，激光平行光源2的投射方向、摄像机1的镜头光轴均分别与钢管输送线5的运动平面呈小于90度的夹角。
进一步的，激光平行光源2与摄像机1均设置在一个设备箱体3中，所述的设备箱体3的底面设置有一个激光窗口和一个摄像机窗口，所述的激光窗口和摄像机窗口上分别覆盖有增透玻璃。
进一步的，所述的设备箱体3设置在一个支架4上。
进一步的，摄像机1的图像信号输出端与一个计算机(图中未示)连接。
进一步的，利用一个计算机处理摄像机1取得的图像，首先在检测图像中划定检测区域，然后对检测区域进行二值化操作，再计算像素的占空比，再根据占空比的上限和下限判断激光投射线条是否是圆弧，最后通过圆弧的数量和位置判断钢管6的运动方向。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，在钢管输送线5的关键区域如入口51、或者出口处、或者短切工位、或者水压工位投射平行线的结构光。图3中的四个箭头表示了钢管6经过入口51后的可能的运动方向。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，在钢管6精整区设置有3个检测区，分别是检测区101、检测区102和检测区103，每一个检测区均设置有摄像机1和激光平行光源2。
检测区101、检测区102和检测区103各自建立自己的先入先出队列。
1、钢管6进入检测区101，记入钢管6ID，放入101队列尾部。
2、如果钢管6往上走，离开检测区101，进入102检测区，则101队列首部出列，入102队列尾部。
3、如果钢管6往右走，离开检测区101，则101队列首部出列，入103队列尾部。
4、如果有钢管6出103检测区，则103队列首部出列。
如图5所示，由于激光平行光源2与摄像机1互成一定的角度，因此在摄像机1中激光平行光源2投射的直线在钢管6表面形成一条弧线。通过捕捉弧线的变化可监控该区域钢管6的进出状态，通过进出状态的变化跟踪钢管6在整个钢管输送线5的运动状态。

Claims (6)

1.一种基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，包括摄像机和激光平行光源，其特征在于：所述的激光平行光源与摄像机均设置在钢管输送线的上方，激光平行光源的投射方向与摄像机的镜头光轴呈大于0度的夹角，激光平行光源向钢管输送线至少投射两条平行的激光投射线条，摄像机拍摄钢管输送线中的激光投射线条，根据摄像机取得的图像中的弧形激光投射线条的位置和数量的变化判断钢管的进出状态，通过进出状态的变化判断钢管在钢管输送线的运动状态。
2.如权利要求1所述的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，其特征在于：激光平行光源的投射方向、摄像机的镜头光轴均分别与钢管输送线的运动平面呈小于90度的夹角。
3.如权利要求1所述的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，其特征在于：激光平行光源与摄像机均设置在一个设备箱体中，所述的设备箱体的底面设置有一个激光窗口和一个摄像机窗口，所述的激光窗口和摄像机窗口上分别覆盖有增透玻璃。
4.如权利要求3所述的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，其特征在于：所述的设备箱体设置在一个支架上。
5.如权利要求1所述的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，其特征在于：摄像机的图像信号输出端与一个计算机连接。
6.如权利要求1所述的基于结构光技术的钢管输送状态的视觉检测系统，其特征在于：利用一个计算机处理摄像机取得的图像，首先在采集到的图像中划定检测区域，然后对检测区域进行二值化操作，再计算像素的占空比，再根据占空比的上限和下限判断激光投射线条是否是圆弧，最后通过圆弧的数量和位置判断钢管的运动方向。
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