CN111649697B - 基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法 - Google Patents

基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111649697B
CN111649697B CN202010632535.6A CN202010632535A CN111649697B CN 111649697 B CN111649697 B CN 111649697B CN 202010632535 A CN202010632535 A CN 202010632535A CN 111649697 B CN111649697 B CN 111649697B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal strip
linear array
detected
camera
array camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010632535.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111649697A (zh
Inventor
何庆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN202010632535.6A priority Critical patent/CN111649697B/zh
Publication of CN111649697A publication Critical patent/CN111649697A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111649697B publication Critical patent/CN111649697B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明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，包括以下步骤：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；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；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。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。

Description

基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法
技术领域
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。
发明内容
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。

Claims (4)

1.一种基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据待测金属带材自身的运动，通过不同视角布置的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；
S2：通过立体匹配确定所述待测金属带材表面任一点在不同视角的所述线阵相机的采集图像中的像素位置差异；
S3：基于确定出的所述待测金属带材表面任一点在不同视角的所述线阵相机的采集图像中的像素位置差异结合所述线阵相机的安装位置及视角，获取金属带材表面任一像素位置处板形高度，实现所述待测金属带材的板形检测；
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。
2.根据权利要求1所述的基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述的基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法，其特征在于：所述线阵相机的视角任意两台之间均不平行。
4.根据权利要求1所述的基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法，其特征在于：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。
CN202010632535.6A 2020-07-03 2020-07-03 基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法 Active CN111649697B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010632535.6A CN111649697B (zh) 2020-07-03 2020-07-03 基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010632535.6A CN111649697B (zh) 2020-07-03 2020-07-03 基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111649697A CN111649697A (zh) 2020-09-11
CN111649697B true CN111649697B (zh) 2022-02-11

Family

ID=72342635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010632535.6A Active CN111649697B (zh) 2020-07-03 2020-07-03 基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111649697B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113834445A (zh) * 2021-10-04 2021-12-24 东北大学 铸坯火焰切割熔渣和毛刺尺寸检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102105781A (zh) * 2008-06-05 2011-06-22 3M创新有限公司 卷材检查校准系统及相关方法
CN102918353A (zh) * 2010-05-18 2013-02-06 新日铁住金株式会社 板材的平坦度测量方法及采用该方法的钢板的制造方法
CN103575234A (zh) * 2012-07-20 2014-02-12 德律科技股份有限公司 三维影像测量装置
JP2017173010A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 Ckd株式会社 基板検査装置
CN208672539U (zh) * 2018-05-25 2019-03-29 上海翌视信息技术有限公司 一种基于图像采集的片状玻璃边缘瑕疵检测装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102105781A (zh) * 2008-06-05 2011-06-22 3M创新有限公司 卷材检查校准系统及相关方法
CN102918353A (zh) * 2010-05-18 2013-02-06 新日铁住金株式会社 板材的平坦度测量方法及采用该方法的钢板的制造方法
CN103575234A (zh) * 2012-07-20 2014-02-12 德律科技股份有限公司 三维影像测量装置
JP2017173010A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 Ckd株式会社 基板検査装置
CN208672539U (zh) * 2018-05-25 2019-03-29 上海翌视信息技术有限公司 一种基于图像采集的片状玻璃边缘瑕疵检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111649697A (zh) 2020-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111624206B (zh) 基于线阵相机立体视觉的金属表面缺陷检测方法
CN103499297B (zh) 一种基于ccd的高精度测量方法
CN1297796C (zh) 线阵光电传感器层析扫描三维测量方法及其装置
US6847392B1 (en) Three-dimensional structure estimation apparatus
CN100561121C (zh) 基于图像处理与图像识别的平整度检测方法
Peiravi et al. A reliable 3D laser triangulation-based scanner with a new simple but accurate procedure for finding scanner parameters
KR20100097048A (ko) 거울 반사 표면의 형태 측정
US10271039B2 (en) Structured light matching of a set of curves from two cameras
CN104101331A (zh) 基于全光场相机的非合作目标位姿测量
CN102853786A (zh) 平整度检测装置和方法
CN102278958A (zh) 铝板平面度视觉检测系统
CN111649697B (zh) 基于线阵相机立体视觉的金属带材板形检测方法
CN111650212B (zh) 基于线阵相机立体视觉的金属表面法向立体信息获取方法
TWI490481B (zh) On - line Inspection Method for Panel 3D Defects
CN216449449U (zh) 一种表面检测装置
CN105043355A (zh) 基于相似度判定准则的边坡微变形监测方法及监测系统
US10091493B2 (en) Device and method for scanning object outline image
CN111412850A (zh) 一种基于单摄像头的高温三维数字图像相关测量系统及方法
CN108534716A (zh) 针对圆筒内壁检测的结构光光栅
CN209802960U (zh) 一种表面缺陷检测系统
Tang et al. Ironworks conveyor monitoring using mirror-drive high-speed active vision
CN102853784A (zh) 一种光栅尺尺壳直线度的非接触式光学自动检测装置
CN210321610U (zh) 一种单摄像头口内三维扫描系统
CN113960046A (zh) 一种表面检测方法及系统
CN107449373B (zh) 基于立体视觉的高速结构光扫描方法与系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant