CN107666569A - 钢管表面检测装置的自动对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管表面检测装置的自动对焦方法，包括以下步骤：步骤一，第一距离的计算，步骤二，钢管表面检测装置的水平移动，步骤三，第二距离的计算，步骤四，钢管表面检测装置的竖直移动，步骤五，目标位置的计算，步骤六，钢管表面检测装置移动至目标位置，另外还包括修正步骤。采用本发明的本发明的钢管表面检测装置的自动对焦方法，根据钢管直径规格自动实现成像系统的调整，实现无缝钢管在运动过程中的实时检测。

Description

钢管表面检测装置的自动对焦方法

技术领域

本发明涉及冶金行业中的钢管表面检测领域，尤其涉及一种钢管表面检测装置的自动对焦方法。

背景技术

目前，在热态棒、线材表面缺陷视觉检测方面，国际上目前只有较少的几家单位进行这类产品的研发，如OG公司、达涅利公司等。其中OG公司专业从事棒线材表面检测技术的研究，并开发出了HotEye(2008年注册商标)检测系统。达涅利公司也开发有自己的产品HiNSPECT，针对最大直径150mm，最高速度20m/s的棒材产品，分辨率0.2mm(横向)*0.7mm(纵向)，采用4相机成像方案。

欧洲专利EP2341330A2(Image capturing and processing system for hotprofiles of revolution)介绍了一种对热态圆柱长材表面进行成像的方法，三组线阵CCD相机和线性光源成120度分布。OG公司的专利“用于探测诸如轧制/冷拉金属杆的工件上的表面缺陷的装置和方法”(专利号：ZL200680032274.2)，该发明介绍了一种用于金属扁平物无损表面缺陷探测的相关问题。以上专利均未考虑成像系统的对焦问题。专利CN102549374A(A method and apparatus of a portable imaging-based measurementwith self calibration)采用改变焦距的成像方式进行对焦，变焦成像时将导致成像系统的分辨率发生变化。

因为钢管产线生产的钢管直径变化大，为了有效实现各规格钢管表面的检测，成像系统须对钢管进行对中对焦操作，以获取清晰的钢管表面图像。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种钢管表面检测装置的自动对方法，能够自动对钢管进行对焦，从而获取清晰的钢管表面图像。

为实现上述目的，本发明提供一种钢管表面检测装置的自动对焦方法，基于一种钢管表面检测装置的自动对焦机构，该自动对焦机构安装在所述钢管表面检测装置上，用于辅助所述钢管表面检测装置对斜辊道上的钢管进行对焦，所述斜辊道的辊面与斜面形成斜辊道的交点，包括：第一成像单元、第二成像单元、以及第三成像单元，所述第一至第三成像单元用于获取所述钢管的表面图像，所述第一至第三成像单元的直线成像光路相交于一个交点，且所述第一至第三的所述直线成像光路依次呈60度夹角，所述第一至第三成像单元可沿各自的直线成像光路方向移动；

PLC控制器，所述PLC控制器控制所述第一至第三成像单元沿各自的直线成像光路方向移动，且，所述PLC控制器控制所述钢管表面检测装置整体移动。

优选的，还具备伺服电机，所述PLC控制器对所述伺服电机输出控制信号，所述伺服电机根据所述控制信号控制所述钢管表面检测装置移动。

优选的，所述控制信号指示水平方向移动距离和竖直方向移动距离。

本发明的一种钢管表面检测装置的自动对焦方法，具备以下步骤：

步骤一，所述PLC控制器以所述斜辊道的交点为圆心，以所述成像单元的成像距离为半径绘制圆形，并计算所述第二成像单元与该圆心的距离，记为第一距离；

步骤二，所述PLC控制器输出控制信号，控制所述伺服电机驱动所述钢管表面检测装置在水平方向上移动，其移动的位移等于所述第一距离；

步骤三，所述PLC控制器计算所述圆心与所述第一至第三成像单元的直线成像光路的交点的距离，并记为第二距离；

步骤四，所述PLC控制器输出控制信号，控制所述伺服电机驱动所述钢管表面检测装置在竖直方向上移动，其移动距离等于所述第二距离；

步骤五，所述PLC控制器绘制平行四边形，所述平行四边形的第一顶点为所述钢管的轴心、第二顶点为所述斜棍道的交点，第三个顶点为所述第二成像单元所在位置，第四顶点为所述第二成像单元的目标位置；

步骤六，所述PLC控制器输出控制信号，控制所述伺服电机驱动所述钢管表面检测装置移动，使所述第二成像单元位于所述目标位置处。

优选的，在所述步骤六之后，还具备修正步骤，用于在钢管直径变化时对所钢管表面检测装置的位置进行修正，述所述修正步骤包括：

步骤6.1，所述PLC控制器计算钢管的直径变化值，计算方法为新钢管直径-原钢管直径；

步骤6.2，若该直径变化值为正，所述PLC控制器控制所述第一至第三成像单元，分别以所述新钢管的轴心为圆心，沿径向远离所述轴心移动，移动距离为所述直径变化值；

步骤6.3，若该直径变化值为负，所述PLC控制器控制所述第一至第三成像单元，分别以所述新钢管的轴心为圆心，沿径向靠近所述轴心移动，移动距离为所述直径变化值。

本发明的钢管表面检测装置的自动对焦方法，根据钢管直径规格自动实现成像系统的调整，实现无缝钢管在运动过程中的实时检测。与变焦成像系统不同，该对中对焦调整方法不改变成像系统的分辨率。

附图说明

图1为本发明所使用的钢管表面检测装置的自动对焦机构的结构图；

图2为本发明的钢管表面检测装置的自动对焦方法的流程图；

图3为步骤一的示意图；

图4为步骤二的示意图；

图5为步骤四的示意图；

图6为步骤五的示意图；

图7为步骤六的示意图；

图8为修正步骤的示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

如图1所示，本发明所使用的钢管表面检测装置的自动对焦机构，用于辅助钢管表面检测装置A对斜辊道C上的钢管A进行对焦和拍摄，其中，斜辊道C是由辊面和斜坡之间形成的用于放置钢管B的辊道，具备O点为斜辊道C的夹角，图1中d点为放置在斜辊道C上的钢管B的轴心，该钢管的半径为r。

本发明的钢管表面检测装置的自动对焦机构包括：第一成像单元1、第二成像单元2、以及第三成像单元3，第一至第三成像单元1、2、3用于获取钢管B的表面图像，第一至第三成像单元1、2、3的直线成像光路相交于一个交点，且第一至第三成像单元1、2、3的直线成像光路依次呈60度夹角，另外，第一至第三成像单元1、2、3可沿各自的直线成像光路方向移动；

PLC控制器(图未示)，PLC控制器控制第一至第三成像单元1、2、3沿各自的直线成像光路方向移动，且，产生控制信号控制钢管表面检测装置A整体移动。

优选的，钢管表面检测装置A被伺服电机(图未示)所驱动，PLC控制器的控制信号直接控制该伺服电机。该控制信号指示该钢管表面检测装置A的水平移动距离和竖直移动距离。

基于上述装置，本发明提供一种钢管表面检测装置的自动对焦方法，具备以下步骤：

步骤一S1，PLC控制器以斜辊道C的交点O为圆心，以成像单元1或2或3的成像距离R为半径绘制圆形4，并计算第二成像单元2与该圆心的距离记为第一距离D；

步骤二S2，PLC控制器输出控制信号，控制伺服电机驱动钢管表面检测装置A在水平方向上移动，其移动的位移等于第一距离D，移动后的状态如图4所示；

步骤三S3，PLC控制器计算圆心O与第一值第三成像单元1、2、3的直线成像光路的交点的距离，并记为第二距离；

步骤四S4，PLC控制器输出控制信号，控制伺服电机驱动钢管表面检测装置A在竖直方向上移动，其移动距离等于第二距离，移动后的状态如图5所示；

步骤五S5，PLC控制器绘制平行四边形5，如图6所示平行四边形的第一顶点为钢卷的轴心d、第二顶点为斜棍道C的交点O，第三个顶点为第二成像单元2所在位置51，第四顶点为第二成像单元2的目标位置52，在本步骤中，目标位置51与第二成像单元2所在位置51的距离为：

r/sin(α/2)；

其中，r为钢管B的直径，α为钢管B的圆心d与斜辊道C的交点O直线与斜滚道的夹角；

步骤六S6，PLC控制器输出控制信号，控制伺服电机驱动钢管表面检测装置A移动，使第二成像单元2位于目标位置52处，此时的状态如图7所示，此时能够保证第一成像单元1、第二成像单元2以及第三成像单元3与钢管B均在成像距离R上，从而能够采集钢管B清晰的表面图像。

优选的，在步骤六S6后还包括修正步骤，在钢管B的直径变化时，例如本实施方式中，钢管B的直径从r变化为2r，修正步骤包括：

步骤6.1，PLC控制器计算钢管B的直径变化值，计算方法为现钢管直径-原钢管直径，本实施方式中，直径变化值为+r；

步骤6.2，若该直径变化值为正，PLC控制器控制第一至第三成像单元1、2、3，以钢管B的轴心d为圆心，沿径向远离轴心d移动，移动距离为直径变化值；

步骤6.3，若该直径变化值为负，PLC控制器控制第一至第三成像单元1、2、3，以钢管B的轴心d为圆心，沿径向靠近轴心移动，移动距离为直径变化值。

本实施方式中，第一至第三成像单元1、2、3，以钢管B的轴心d为圆心，沿径向远离轴心d移动了r距离，其最终位置如图8所示。

本发明的钢管表面检测装置的自动对焦方法，根据钢管直径规格自动实现成像系统的调整，实现无缝钢管在运动过程中的实时检测。与变焦成像系统不同，该对中对焦调整方法不改变成像系统的分辨率。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种钢管表面检测装置的自动对焦方法，基于一种钢管表面检测装置的自动对焦机构，所述自动对焦机构安装在所述钢管表面检测装置上，用于辅助所述钢管表面检测装置对斜辊道上的钢管进行对焦，所述斜辊道的辊面与斜面形成斜辊道的交点，所述钢管表面检测装置的自动对焦机构包括：第一成像单元、第二成像单元、以及第三成像单元，所述第一至第三成像单元用于获取所述钢管的表面图像，所述第一至第三成像单元的直线成像光路相交于一个交点，且所述第一至第三的所述直线成像光路依次呈60度夹角，所述第一至第三成像单元可沿各自的直线成像光路方向移动；

PLC控制器，所述PLC控制器控制所述第一至第三成像单元沿各自的直线成像光路方向移动，还具备伺服电机，所述PLC控制器对所述伺服电机输出控制信号，所述伺服电机根据所述控制信号控制所述钢管表面检测装置移动，

其特征在于，具备以下步骤：

步骤一，所述PLC控制器以所述斜辊道的交点为圆心，以所述成像单元的成像距离为半径绘制圆形，并计算所述第二成像单元与该圆心的距离，记为第一距离；

步骤二，所述PLC控制器输出控制信号，控制所述伺服电机驱动所述钢管表面检测装置在水平方向上移动，其移动的位移等于所述第一距离；

步骤三，所述PLC控制器计算所述圆心与所述第一至第三成像单元的直线成像光路的交点的距离，并记为第二距离；

步骤四，所述PLC控制器输出控制信号，控制所述伺服电机驱动所述钢管表面检测装置在竖直方向上移动，其移动距离等于所述第二距离；

步骤五，所述PLC控制器绘制平行四边形，所述平行四边形的第一顶点为所述钢管的轴心、第二顶点为所述斜棍道的交点，第三个顶点为所述第二成像单元所在位置，第四顶点为所述第二成像单元的目标位置；

步骤六，所述PLC控制器输出控制信号，控制所述伺服电机驱动所述钢管表面检测装置移动，使所述第二成像单元位于所述目标位置处。

2.如权利要求1所述的一种钢管表面检测装置的自动对焦方法，其特征在于，在所述步骤六之后，还具备修正步骤，用于在钢管直径变化时对所钢管表面检测装置的位置进行修正，述所述修正步骤包括：

步骤6.1，所述PLC控制器计算钢管的直径变化值，计算方法为新钢管直径-原钢管直径；

步骤6.2，若该直径变化值为正，所述PLC控制器控制所述第一至第三成像单元，分别以所述新钢管的轴心为圆心，沿径向远离所述轴心移动，移动距离为所述直径变化值；

步骤6.3，若该直径变化值为负，所述PLC控制器控制所述第一至第三成像单元，分别以所述新钢管的轴心为圆心，沿径向靠近所述轴心移动，移动距离为所述直径变化值。