CN106225711B - 板材表面轮廓识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板材表面轮廓识别方法，其包括如下步骤：第一步骤：提供承料台、直线电机、一字红外激光器、红外摄像头及中央处理器；第二步骤：控制直线电机带动一字红外激光器移动到承料台台面的最左端和最右端；第三步骤：红外摄像头提取像素点并输送给中央处理器处理；第四步骤：控制直线电机带动一字红外激光器在承料台上移动，对承料台扫描一次；第五步骤：红外摄像头获取图像的任一像素点并输送给中央处理器处理；第六步骤：提供板材并把板材放置在承料台上；第七步骤：中央处理器接收红外摄像头的信息最后得出板材的表面轮廓。该方法可以快速识别板材的表面轮廓，工作操作时简单、高效、低成本，适应性极强。

Description

板材表面轮廓识别方法

技术领域

本发明涉及板材加工技术领域，特别是涉及一种板材表面轮廓识别方法。

背景技术

随着社会的不断发展，板材在人们日常生活中起到的作用越来越重要，板材主要包括石材、木材、人造板、金属及非金属板材。在日常生活中我们用到的板材都是经过切割加工后的，但是一般板材在加工前都是具有异形边缘、不规则空洞，在切割前必须进行轮廓识别，以便于切割加工。但是传统的板材表面轮廓识别方法较为复杂、低效、成本高的缺点，而且在一些有颜色的板材识别中，由于外界光源干扰大，经常要使用暗盒，非常麻烦。

发明内容

基于此，有必要针对传统的板材轮廓识别存在的问题，提供一种简单、高效、低成本的板材表面轮廓识别方法。

一种板材表面轮廓识别方法，包括如下步骤：

第一步骤：提供承料台、直线电机、一字红外激光器、红外摄像头及中央处理器；

第二步骤：控制所述直线电机带动所述一字红外激光器移动到所述承料台台面的最左端，一字激光线两端的像素点为A1(x1,y1)、A2(x2,y2)，再控制所述直线电机带动所述一字红外激光器移动到所述承料台台面的最右端，一字激光线两端的像素点为A3(x3,y3)、A4(x4,y4)；

第三步骤：所述红外摄像头提取所述像素点A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)，获取所述承料台台面实际坐标B1(X1,Y1)、B2(X2,Y2)、B3(X3,Y3)、B4(X4,Y4)，并输送给所述中央处理器处理，所述像素点与所述台面实际坐标满足式1：

根据式1得出校准参数SET1(A…H)；

第四步骤：控制所述直线电机带动所述一字红外激光器在所述承料台上移动，对所述承料台扫描一次；

第五步骤：所述红外摄像头获取图像的任一像素点Ai(xi,yi)，并输送给所述中央处理器处理，根据式2:

X＝(A*x+B*y+C)/(x+G*y+H)

Y＝(D*x+E*y+F)/(x+G*y+H)

得出映射到所述承料台台面实际坐标Pi(Xi,Yi)；

第六步骤：提供板材并把所述板材放置在所述承料台上，控制所述直线电机带动所述一字红外激光器位于所述板材上方任一点Hi，并由所述红外摄像头提取输送给所述中央处理器处理，得出Hi点对应的板材表面高度PH；

第七步骤：控制所述直线电机带动所述一字红外激光器对所述板材完成一次扫描，所述中央处理器接收所述红外摄像头的信息对所有板材的表面高度PH进行筛选，最后得出所述板材的表面轮廓。

在其中一个实施例中，所述第一步骤包括各个部件的安装定位，所述直线电机位于所述承料台的正上方，所述一字红外激光器安装于所述直线电机上，所述红外摄像头位于所述承料台的右上方，摄像区域覆盖整个所述承料台的台面。

在其中一个实施例中，所述第六步骤具体为：由式2计算Hi点对应的所述承料台的投影坐标Si，根据已知量，Si点到所述红外摄像头的水平距离SQ，所述红外摄像头的安装高度QM，放置所述板材前后计算坐标的差值SP，得出所述板材对应Hi点的表面高度为：PH＝(QM/SP)/SQ。

在其中一个实施例中，所述第七步骤包括如下步骤：

a、根据所述板材的表面高度PH，分别以所述承料台台面实际坐标B1(X1,Y1)、B2(X2,Y2)、B3(X3,Y3)、B4(X4,Y4)作为Hi点计算处所述投影坐标Si，得到在所述板材的表面高度PH时新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)；

b、把新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)与校准参数SET1(A…H)代入式1中，得出新的像素点A1＇(x1,y1)、A2＇(x2,y2)、A3＇(x3,y3)、A4＇(x4,y4)；

c、将新的像素点A1＇(x1,y1)、A2＇(x2,y2)、A3＇(x3,y3)、A4＇(x4,y4)和新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)再次代入式1得出所述板材的表面高度PH时的修正参数SET2(A…H)；

d、控制所述直线电机带动所述一字红外激光器从左至右开始扫描所述板材，所述红外摄像头获取一字激光线中任一像素点Ai(xi,yi)，根据式2采用SET2(A…H)得出所述板材的表面的实际坐标Pi＇(Xi,Yi)；

e、所述中央处理器进行筛选，根据t时刻所述直线电机行走位移Xt，若Xi＜＞Xt，则剔除，若不是，则选取；

f、所述中央处理器将所述板材的表面高度为PH的点Hi合成面域，从而得到所述板材的表面轮廓。

上述板材表面轮廓识别方法，可以通过一字红外激光器、红外摄像头和中央处理器之间相互协同作用，一字红外激光器产生不同的信息通过红外摄像头传递给中央处理器，中央处理器对扫描提取的线角点处理分析得出板材的轮廓。本方案简单、高效，只需要提取扫描的线角点，具有很强的适应性；由于是通过红外激光器、红外摄像头进行信息的获取，可以克服外界光源的干扰，非常实用。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例板材表面轮廓识别方法中各元件的连接示意图；

图2为板材表面轮廓识别方法中一种识别状态的工作示意图；

图3为板材表面轮廓识别方法中另一种识别状态的工作示意图；

图4为图3所示中的识别状态的俯视示意图；

附图标注说明：

10-承料台，20-直线电机，30-一字红外激光器，40-红外摄像头，50-中央处理器，60-板材，70-一字激光线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参照图1至图4，为本发明一较佳实施例板材表面轮廓识别方法，该板材表面轮廓识别方法包括如下步骤:

第一步骤：提供承料台10、直线电机20、一字红外激光器30、红外摄像头40及中央处理器50。

第二步骤：控制直线电机20带动一字红外激光器30移动到承料台10台面的最左端，一字激光线70两端的像素点为A1(x1,y1)、A2(x2,y2)，再控制直线电机20带动一字红外激光器30移动到承料台10台面的最右端，一字激光线70两端的像素点为A3(x3,y3)、A4(x4,y4)。

第三步骤：红外摄像头40提取像素点A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)，获取承料台10台面实际坐标B1(X1,Y1)、B2(X2,Y2)、B3(X3,Y3)、B4(X4,Y4)，并输送给中央处理器50处理，像素点与台面实际坐标满足式1：

根据式1采用高斯消元法求解得出校准参数SET1(A…H)，校准完成，存储A…H参数备用。

第四步骤：控制直线电机20带动一字红外激光器30在承料台10上移动，对承料台10扫描一次。

第五步骤：红外摄像头40获取图像的任一像素点Ai(xi,yi)，并输送给所述中央处理器50处理，根据式2:

X＝(A*x+B*y+C)/(x+G*y+H)

Y＝(D*x+E*y+F)/(x+G*y+H)

得出映射到承料台10台面实际坐标Pi(Xi,Yi)，式中的系数A…H的值是校准参数SET1(A…H)。

第六步骤：提供板材60并把板材60放置在承料台10上，控制直线电机20带动一字红外激光器30位于板材60上方任一点Hi，并由红外摄像头40提取输送给中央处理器50处理，得出Hi点对应的板材表面高度PH。

第七步骤：控制直线电机20带动一字红外激光器30对板材20完成一次扫描，中央处理器50接收红外摄像头40的信息对所有板材表面高度PH进行筛选，最后得出板材60的表面轮廓。

在本实施例中，第一步骤包括各个部件的安装定位，直线电机20位于承料台10的正上方的中部位，一字红外激光器30安装于直线电机20上，红外摄像头40位于承料台10的右上方，摄像区域覆盖整个承料台10的台面。

第六步骤中，根据式2，中央处理器50计算Hi点对应的承料台10的投影坐标Si，根据已知量，Si点到红外摄像头40的水平SQ，红外摄像头40的安装高度QM，放置板材60前后计算坐标的差值SP，满足一下关系：PH＝(QM/SP)/SQ。通过以上计算公式，板材60上任一不同的Hi点都可以得出对应的表面高度PH。

第七步骤中，在得出不同Hi点对应的表面高度PH后，中央处理器50接收红外摄像头40的信息对所以板材60不同Hi点的表面高度PH进行筛选，最后得出板材60的表面轮廓。具体步骤为：

a、根据板材60的表面高度PH，分别以承料台10台面实际坐标B1(X1,Y1)、B2(X2,Y2)、B3(X3,Y3)、B4(X4,Y4)作为Hi点计算处投影坐标Si，得到在板材60的表面高度PH时新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)；

b、把新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)与校准参数SET1(A…H)代入式1中，得出新的像素点A1＇(x1,y1)、A2＇(x2,y2)、A3＇(x3,y3)、A4＇(x4,y4)；

c、将新的像素点A1＇(x1,y1)、A2＇(x2,y2)、A3＇(x3,y3)、A4＇(x4,y4)和新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)再次代入式1得出板材60的表面高度PH时的修正参数SET2(A…H)；

d、控制直线电机20带动一字红外激光器30从左至右开始扫描板材60，红外摄像头40获取一字激光线70中任一像素点Ai(xi,yi)，根据式2采用SET2(A…H)得出板材60的表面的实际坐标Pi＇(Xi,Yi)；

e、中央处理器50进行筛选，根据t时刻直线电机20行走位移Xt，若Xi＜＞Xt，则剔除，若不是，则选取；

f、中央处理器50将板材的表面高度为PH的点Hi合成面域，从而得到板材60的表面轮廓。

该板材表面轮廓识别方法可以自动测定板材高度，并根据测定高度进一步确定板材的表面轮廓，为后续板材加工和检测提供数据支持。本方法与行业常见的三维扫描仪相比具有简单、高效、低成本、易实现等特点；与机器视觉图像处理方法相比，只需要提取扫描线角点，通过红外激光扫描获取表面数据，较好的排除板材的颜色。材质干扰，且不需要暗盒，适应性极强，适合于外界光源干扰的大面积快速检测，得出板材的表面轮廓。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种板材表面轮廓识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步骤：提供承料台、直线电机、一字红外激光器、红外摄像头及中央处理器；

第二步骤：控制所述直线电机带动所述一字红外激光器移动到所述承料台台面的最左端，一字激光线两端的像素点为A1(x1,y1)、A2(x2,y2)，再控制所述直线电机带动所述一字红外激光器移动到所述承料台台面的最右端，一字激光线两端的像素点为A3(x3,y3)、A4(x4,y4)；

第三步骤：所述红外摄像头提取所述像素点A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)，获取所述承料台台面实际坐标B1(X1,Y1)、B2(X2,Y2)、B3(X3,Y3)、B4(X4,Y4)，并输送给所述中央处理器处理，所述像素点与所述台面实际坐标满足式1：

根据式1得出校准参数SET1(A…H)；

第四步骤：控制所述直线电机带动所述一字红外激光器在所述承料台上移动，对所述承料台扫描一次；

第五步骤：所述红外摄像头获取图像的任一像素点Ai(xi,yi)，并输送给所述中央处理器处理，根据式2:

X＝(A*x+B*y+C)/(x+G*y+H)

Y＝(D*x+E*y+F)/(x+G*y+H)

得出映射到所述承料台台面实际坐标Pi(Xi,Yi)；

第六步骤：提供板材并把所述板材放置在所述承料台上，控制所述直线电机带动所述一字红外激光器位于所述板材上方任一点Hi，并由所述红外摄像头提取输送给所述中央处理器处理，得出Hi点对应的板材表面高度PH；

第七步骤：控制所述直线电机带动所述一字红外激光器对所述板材完成一次扫描，所述中央处理器接收所述红外摄像头的信息对所有板材的表面高度PH进行筛选，最后得出所述板材的表面轮廓。

2.根据权利要求1所述的板材表面轮廓识别方法，其特征在于，所述第一步骤包括各个部件的安装定位，所述直线电机位于所述承料台的正上方，所述一字红外激光器安装于所述直线电机上，所述红外摄像头位于所述承料台的右上方，摄像区域覆盖整个所述承料台的台面。

3.根据权利要求1所述的板材表面轮廓识别方法，其特征在于，所述第六步骤具体为：由式2计算Hi点对应的所述承料台的投影坐标Si，根据已知量，Si点到所述红外摄像头的水平距离SQ，所述红外摄像头的安装高度QM，放置所述板材前后计算坐标的差值SP，得出所述板材对应Hi点的表面高度为：PH＝(QM/SP)/SQ。

4.根据权利要求3所述的板材表面轮廓识别方法，其特征在于，所述第七步骤包括如下步骤：

a、根据所述板材的表面高度PH，分别以所述承料台台面实际坐标B1(X1,Y1)、B2(X2,Y2)、B3(X3,Y3)、B4(X4,Y4)作为Hi点计算处所述投影坐标Si，得到在所述板材的表面高度PH时新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)；

b、把新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)与校准参数SET1(A…H)代入式1中，得出新的像素点A1＇(x1,y1)、A2＇(x2,y2)、A3＇(x3,y3)、A4＇(x4,y4)；

c、将新的像素点A1＇(x1,y1)、A2＇(x2,y2)、A3＇(x3,y3)、A4＇(x4,y4)和新的台面实际坐标B1＇(X1,Y1)、B2＇(X2,Y2)、B3＇(X3,Y3)、B4＇(X4,Y4)再次代入式1得出所述板材的表面高度PH时的修正参数SET2(A…H)；

d、控制所述直线电机带动所述一字红外激光器从左至右开始扫描所述板材，所述红外摄像头获取一字激光线中任一像素点Ai(xi,yi)，根据式2采用SET2(A…H)得出所述板材的表面的实际坐标Pi＇(Xi,Yi)；

e、所述中央处理器进行筛选，根据t时刻所述直线电机行走位移Xt，若Xi＜＞Xt，则剔除，若不是，则选取；

f、所述中央处理器将所述板材的表面高度为PH的点Hi合成面域，从而得到所述板材的表面轮廓。