CN118067015B - 一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，涉及宽度测量技术领域，包括：安装台架一、支撑底座、第一线阵相机、待测物体输送装置、控制终端、标定装置，控制终端包括：第一标定模块和分析模块，分析模块用于对第一线阵相机拍摄的待测物体的图像进行处理和分析，得出测宽结果；分析模块包括：第一图像处理单元和计算单元。通过对线阵相机进行标定，将待测物体的影像与坐标轴进行对应确定物体的宽度，大幅提升了测量精度，消除了镜头畸变对测量准确度的影响，解决了由于镜头畸变造成被测物体位于第一线阵相机不同位置时测量结果不一致的问题。
Description
技术领域
本发明涉及宽度测量技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统。
背景技术
线阵相机测宽主要应用于需要对物体宽度进行检测的领域，如工业生产线上的尺寸在线检测、纸张、布匹、塑料薄膜等物品宽度的快速测量、金属板材宽度的在线检测等。
线阵相机拍摄时会产生镜头畸变，嵌入式线阵相机目前没有主流的消除镜头畸变方法，使得现有的线阵相机测宽时，物体处在线阵相机的不同位置，测宽结果不同，测量精度较低。
发明内容
本发明提供一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，用以解决现有技术中线阵相机没有主流的消除镜头畸变的方法，使得采用线阵相机测宽时，物体位于线阵相机不同位置时，测宽结果不同，测量精度较低的问题。
一方面，本发明提供一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，包括：
安装台架一，安装台架一固定连接在支撑底座上表面，安装台架一上安装有第一线阵相机；
待测物体输送装置，待测物体输送装置设置于第一线阵相机下方；
控制终端，第一线阵相机和待测物体输送装置分别与控制终端通信连接；
标定装置，标定装置为沿着第一方向由若干个规格相同且邻接的填色区域组成的矩形块，两个相邻的填色区域内分别填充有不同的颜色的色块；
控制终端包括：
第一标定模块，用于基于标定装置获取第一标定图像，并基于第一标定图像在第一线阵相机的相机视野内建立第一一维栅格坐标轴；第一一维栅格坐标轴沿第一方向布置；第一方向为待测物体的宽度方向；
分析模块，用于对第一线阵相机拍摄的待测物体的图像进行处理和分析，得出测宽结果；
分析模块包括：
第一图像处理单元，用于将第一线阵相机拍摄的待测物体的图像进行处理获得分析图像，每张分析图像的长度为一个测量长度；并确定分析图像中待测物体沿着宽度方向的边缘点；
计算单元，用于计算每张分析图像中待测物体的实际宽度；
；
其中，为第j张分析图像中待测物体的实际宽度；为第j张分析图像中待测物体所占据的第一一维栅格坐标轴的完整刻度的总数目；L为第一一维栅格坐标轴的一个刻度所对应的标定装置的一个色块在第一方向上的实际宽度；为第j张分析图像中待测物体的沿着宽度方向的第i个边缘点在第一一维栅格坐标轴对应的目标刻度区间内，待测物体占据所述目标刻度区间的宽度所对应的实际宽度；第i个边缘点在第一一维栅格坐标轴对应的目标刻度区间为第i个边缘点所处的第一一维栅格坐标轴的刻度区间。
优选的，控制终端还包括：
控制模块，用于控制第一线阵相机和待测物体输送装置工作；
通信模块，用于完成第一线阵相机、待测物体输送装置、控制模块和分析模块间的信息传输。
优选的，第一图像处理单元包括：
组合单元，根据第一线阵相机的拍摄频率和待测物体的运动速度，将第一线阵相机拍摄的待测物体的图像进行组合获得若干张分析图像；
定位单元，用于提取出图像中的待测物体的沿着宽度方向的边缘点，确定待测物体的沿着宽度方向的边缘点在第一一维栅格坐标轴中的坐标。
优选的，第一标定模块包括：
图像获取单元，将标定装置放置于第一线阵相机的拍摄区域内，通过第一线阵相机获取第一标定图像；
边缘识别单元，用于识别出第一标定图像内每个色块的边缘位置；
坐标建立单元，以每个色块的边缘位置作为第一一维栅格坐标轴的刻度点，在第一线阵相机的相机视野内沿第一方向建立第一一维栅格坐标轴。
优选的，还包括校验模块，校验模块包括：
第二线阵相机，第二线阵相机安装在安装台架二上，安装台架二固定连接在支撑底座上表面，第二线阵相机沿着待测物体输送装置输送方向位于第一线阵相机的后置位，第二线阵相机与控制终端通信连接；
第二标定单元，用于基于标定装置通过获取第二标定图像，并基于第二标定图像在第二线阵相机的相机视野内建立第二一维栅格坐标轴；第二一维栅格坐标轴沿第一方向布置，第一方向为待测物体的宽度方向；
第二图像处理单元，用于对第二线阵相机获取的待测物体的图像进行处理得到校验图像；
准确度评估单元，用于根据分析图像和校验图像评估测宽系统的可靠性；
第二标定单元包括：
图像获取子单元，将标定装置放置于第二线阵相机的拍摄区域内，通过第二线阵相机获取第二标定图像；
边缘识别子单元，用于识别出第二标定图像内每个色块的边缘位置；
坐标建立子单元，以每个色块的边缘位置作为第一一维栅格坐标轴的刻度点，在第二线阵相机的相机视野内沿第一方向建立第二一维栅格坐标轴。
优选的，第二图像处理单元包括：
图像获取子单元，用于对第二线阵相机获取的待测物体的图像进行组合获得若干校验图像，校验图像的长度为若干个测量长度；
坐标建立子单元，用于在校验图像内建立平面直角坐标系，平面直角坐标系的x轴为沿物体的长度方向设置的刻度均匀的坐标轴，平面直角坐标系的y轴为第二一维栅格坐标轴。
优选的，准确度评估单元包括：
提取子单元，用于从校验图像中提取出待测物体的边缘轮廓；
抽样子单元，用于在校验图像的待测物体的边缘轮廓上抽取若干组校验点，确定每个校验点在平面直角坐标系内的坐标值；每组校验点包括两个校验点，每组校验点内的两个校验点基于平面直角坐标系的x坐标相同；
计算子单元，用于计算可靠性评估值，可靠性评估值用于反映测宽系统的测量结果的可靠性，测宽系统的可靠性评估值的计算方法为：
；
；
其中，T为测宽系统的可靠性评估值；为第一线阵相机的测宽结果和第二线阵相机的测宽结果的最大允许误差值；M为抽取的校验点总组数；为校验图像中第k组校验点被第一线阵相机拍摄时的时间点；为在时间点，第一线阵相机所拍摄的分析图像中待测物体的实际宽度；为第k组校验点内的第二个校验点的基于平面直角坐标系的y轴坐标值；为第k组校验点内的第一个校验点的基于平面直角坐标系的y轴坐标值；为校验图像起始点被第二线阵相机拍摄时的时间点；为第k组校验点的基于平面直角坐标系的x轴坐标；为校验图像起始点的基于平面直角坐标系的x轴坐标；v为待测物体输送装置的运输速度；L为第一线阵相机与第二线阵相机间的距离；
第一报警子单元，用于当测宽系统的可靠性评估值低于预设的第一阈值时，触发第一报警，对第一线阵相机和第二线阵相机进行重新标定。
优选的，校验模块还包括：
两根评估辅助杆，评估辅助杆为沿待测物体输送装置输送方向布置的水平杆，两根评估辅助杆平行设置，两根评估辅助杆分别固定连接在待测物体输送装置的物体宽度方向的两侧，两根评估辅助杆间的距离为预设的固定值；
第一取样单元，用于随机选取一张校验图像，在所述校验图像中评估辅助杆的轮廓上随机取样若干组偏离评估点，每组偏离评估点包括两个基于平面直角坐标系x轴坐标值相同的点，两个偏离评估点分别从两根评估辅助杆的轮廓上取得；
第二取样单元，用于随机取样若干张分析图像；
偏转评估单元，根据分析图像和校验图像分别评估第一线阵相机和第二线阵相机的偏转情况；
；
；
其中，为第一线阵相机偏转情况的评估值；为第二线阵相机偏转情况的评估值；N为偏离评估点的总组数；F为抽取的分析图像的总张数；为第k组偏离评估点中第一个点的基于平面直角坐标系的y轴坐标；为第k组偏离评估点中第二个点的基于平面直角坐标系的y轴坐标；P为两根评估辅助杆间的标准距离；Q为最大允许检测误差值；为第e张分析图像内，两根评估辅助杆间的距离；
第二报警单元，若小于0，则触发第二报警，对第一线阵相机进行检修；
若小于0，则触发第三报警，对第二线阵相机进行检修。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
通过使用标定装置对线阵相机进行标定，在线阵相机的拍摄区域内建立第一一维栅格坐标轴，通过将待测物体的影像与坐标轴对应的方法确定待测物体各位置的宽度，消除了镜头畸变对测量准确度的影响，解决了由于镜头畸变造成被测物体位于第一线阵相机不同位置时测量结果不一致的问题。通过将物体分段计算宽度，使测量误差只出现于边缘未被占满的两个刻度内的测量误差，使测量误差大幅减小，提升了测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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作一简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统的一种安装位置图；
图2是本发明实施例提供的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统的标定装置色块分布图；
图3是本发明实施例提供的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统的一种结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统的测宽原理示意图。
附图标记：
1、安装台架一；2、支撑底座；3、第一线阵相机；4、待测物体输送装置；5、控制终端；6、安装台架二；7、第二线阵相机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
本发明实施例提供了一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，如图1、图2、图4所示，包括：
安装台架一1，安装台架一1固定连接在支撑底座2上表面，安装台架一1上安装有第一线阵相机3；
待测物体输送装置4，待测物体输送装置4设置于第一线阵相机3下方；
控制终端5，第一线阵相机3和待测物体输送装置4分别与控制终端5通信连接；
标定装置，标定装置为沿着第一方向由若干个规格相同且邻接的填色区域组成的矩形块，两个相邻的填色区域内分别填充有不同的颜色的色块；
控制终端5包括：
第一标定模块，用于基于标定装置获取第一标定图像，并基于第一标定图像在第一线阵相机3的相机视野内建立第一一维栅格坐标轴；第一一维栅格坐标轴沿第一方向布置；第一方向为待测物体的宽度方向；
分析模块，用于对第一线阵相机3拍摄的待测物体的图像进行处理和分析，得出测宽结果；
分析模块包括：
第一图像处理单元，用于将第一线阵相机3拍摄的待测物体的图像进行处理获得分析图像，每张分析图像的长度为一个测量长度；并确定分析图像中待测物体沿着宽度方向的边缘点；
计算单元，用于计算每张分析图像中待测物体的实际宽度；
；
其中，为第j张分析图像中待测物体的实际宽度；为第j张分析图像中待测物体所占据的第一一维栅格坐标轴的完整刻度的总数目；L为第一一维栅格坐标轴的一个刻度所对应的标定装置的一个色块在第一方向上的实际宽度；为第j张分析图像中待测物体的沿着宽度方向的第i个边缘点在第一一维栅格坐标轴对应的目标刻度区间内，待测物体占据所述目标刻度区间的宽度所对应的实际宽度；第i个边缘点在第一一维栅格坐标轴对应的目标刻度区间为第i个边缘点所处的第一一维栅格坐标轴的刻度区间。
优选的，控制终端5还包括：
控制模块，用于控制第一线阵相机3和待测物体输送装置4工作；
通信模块，用于完成第一线阵相机3、待测物体输送装置4、控制模块和分析模块间的信息传输。
优选的，第一图像处理单元包括：
组合单元，根据第一线阵相机3的拍摄频率和待测物体的运动速度，将第一线阵相机3拍摄的待测物体的图像进行组合获得若干张分析图像；
定位单元，用于提取出图像中的待测物体的沿着宽度方向的边缘点，确定待测物体的沿着宽度方向的边缘点在第一一维栅格坐标轴中的坐标。
优选的，第一标定模块包括：
图像获取单元，将标定装置放置于第一线阵相机3的拍摄区域内，通过第一线阵相机3获取第一标定图像；
边缘识别单元，用于识别出第一标定图像内每个色块的边缘位置；
坐标建立单元，以每个色块的边缘位置作为第一一维栅格坐标轴的刻度点，在第一线阵相机3的相机视野内沿第一方向建立第一一维栅格坐标轴。
本实施例中，相机视野为第一线阵相机3的视野。
本实施例中，待测物体输送装置4为传送带和卷绕装置中的一种或多种。
本实施例中，待测物体包括纸张、布匹、塑料薄膜、金属板材中的一种或多种。
本实施例中，物体的长度方向为物体运动的方向，物体的宽度方向为与长度方向垂直的方向。
本实施例中，标定装置的规定长度为100cm，填色区域的规定长度为1cm。
本实施例中，一个测量长度为检测物体宽度时的最小长度单元，即分析图像为一维图像。
待测物体的沿着宽度方向的边缘点为第一一维栅格坐标轴上待测物体边缘所处的点。
本实施例中，标定图像为第一线阵相机3拍摄标定装置获得的分析图像。
本实施例中，标定装置的一个色块与第一一维栅格坐标轴的一个刻度相对应。
上述技术方案的有益效果为：
进行测宽时，通过控制终端5同时启动第一线阵相机3和待测物体输送装置4，待测物体被待测物体输送装置4驱动通过第一线阵相机3的拍摄范围，通过组合单元将第一线阵相机3拍摄的图像组合为完整的分析图像，从分析图像中提取出物体边缘点，将物体边缘点放入第一一维栅格坐标轴内，从而可以得出待测物体的宽度，通过获得待测物体轮廓的两个边缘点的坐标，确定两个边缘点所在的刻度，分别计算两个未被占满的刻度内物体所占据的宽度，再将物体所占据完整刻度的数目乘以每个刻度所代表的宽度计算出物体所占据完整刻度的宽度，将不完整刻度的宽度与完整刻度的宽度相加，得到待测物体的实际宽度。
进行测宽前，通过将标定片放置于第一线阵相机3的拍摄区域内，通过第一线阵相机3读取每个色块边缘的位置，以色块边缘位置作为刻度点位，建立第一一维栅格坐标轴，通过与坐标轴对应的方法确定物体的宽度，消除了镜头畸变对测量准确度的影响，解决了由于镜头畸变造成被测物体位于第一线阵相机3不同位置时测量结果不一致的问题。
进行待测物体实际宽度的计算时，由于每张分析图像的长度为一个测量长度，一个测量长度内，待测物体的宽度不改变，即每张分析图像为一维图像，待测物体的在一张分析图像内有且仅有两个边缘点，通过计算出了待测物体所占据的完整刻度所代表的宽度，为边缘点所在刻度区间被待测物体所占据的宽度，将两个边缘点所处刻度被占据的宽度求和，再加上待测物体占据的完整刻度所代表的宽度，由此得出了待测物体在该张分析图像内的宽度。通过将物体分段计算宽度，使测量误差只出现于边缘未被占满的两个刻度区间内的测量误差，使测量误差大幅减小，当测宽范围为500mm时，从之前误差范围为±4mm缩小为误差范围±0.3mm。
实施例2
在实施例1的基础上，如图3所示，还包括校验模块，校验模块包括：
第二线阵相机7，第二线阵相机7安装在安装台架二6上，安装台架二6固定连接在支撑底座2上表面，第二线阵相机7沿着待测物体输送装置4输送方向位于第一线阵相机3的后置位，第二线阵相机7与控制终端5通信连接；
第二标定单元，用于基于标定装置通过获取第二标定图像，并基于第二标定图像在第二线阵相机7的相机视野内建立第二一维栅格坐标轴；第二一维栅格坐标轴沿第一方向布置，第一方向为待测物体的宽度方向；
第二图像处理单元，用于对第二线阵相机7获取的待测物体的图像进行处理得到校验图像；
准确度评估单元，用于根据分析图像和校验图像评估测宽系统的可靠性；
第二标定单元包括：
图像获取子单元，将标定装置放置于第二线阵相机7的拍摄区域内，通过第二线阵相机7获取第二标定图像；
边缘识别子单元，用于识别出第二标定图像内每个色块的边缘位置；
坐标建立子单元，以每个色块的边缘位置作为第一一维栅格坐标轴的刻度点，在第二线阵相机7的相机视野内沿第一方向建立第二一维栅格坐标轴。
优选的，第二图像处理单元包括：
图像获取子单元，用于对第二线阵相机7获取的待测物体的图像进行组合获得若干校验图像，校验图像的长度为若干个测量长度；
坐标建立子单元，用于在校验图像内建立平面直角坐标系，平面直角坐标系的x轴为沿物体的长度方向设置的刻度均匀的坐标轴，平面直角坐标系的y轴为第二一维栅格坐标轴。
优选的，准确度评估单元包括：
提取子单元，用于从校验图像中提取出待测物体的边缘轮廓；
抽样子单元，用于在校验图像的待测物体的边缘轮廓上抽取若干组校验点，确定每个校验点在平面直角坐标系内的坐标值；每组校验点包括两个校验点，每组校验点内的两个校验点基于平面直角坐标系的x坐标相同；
计算子单元，用于计算可靠性评估值，可靠性评估值用于反映测宽系统的测量结果的可靠性，测宽系统的可靠性评估值的计算方法为：
；
；
其中，T为测宽系统的可靠性评估值；为第一线阵相机3的测宽结果和第二线阵相机7的测宽结果的最大允许误差值；M为抽取的校验点总组数；为校验图像中第k组校验点被第一线阵相机3拍摄时的时间点；为在时间点，第一线阵相机3所拍摄的分析图像中待测物体的实际宽度；为第k组校验点内的第二个校验点的基于平面直角坐标系的y轴坐标值；为第k组校验点内的第一个校验点的基于平面直角坐标系的y轴坐标值；为校验图像起始点被第二线阵相机7拍摄时的时间点；为第k组校验点的基于平面直角坐标系的x轴坐标；为校验图像起始点的基于平面直角坐标系的x轴坐标；v为待测物体输送装置4的运输速度；L为第一线阵相机3与第二线阵相机7间的距离；
第一报警子单元，用于当测宽系统的可靠性评估值低于预设的第一阈值时，触发第一报警，对第一线阵相机3和第二线阵相机7进行重新标定。
优选的，校验模块还包括：
两根评估辅助杆，评估辅助杆为沿待测物体输送装置4输送方向布置的水平杆，两根评估辅助杆平行设置，两根评估辅助杆分别固定连接在待测物体输送装置的物体宽度方向的两侧，两根评估辅助杆间的距离为预设的固定值；
第一取样单元，用于随机选取一张校验图像，在所述校验图像中评估辅助杆的轮廓上随机取样若干组偏离评估点，每组偏离评估点包括两个基于平面直角坐标系x轴坐标值相同的点，两个偏离评估点分别从两根评估辅助杆的轮廓上取得；
第二取样单元，用于随机取样若干张分析图像；
偏转评估单元，根据分析图像和校验图像分别评估第一线阵相机3和第二线阵相机7的偏转情况；
；
；
其中，为第一线阵相机3偏转情况的评估值；为第二线阵相机7偏转情况的评估值；N为偏离评估点的总组数；F为抽取的分析图像的总张数；为第k组偏离评估点中第一个点的基于平面直角坐标系的y轴坐标；为第k组偏离评估点中第二个点的基于平面直角坐标系的y轴坐标；P为两根评估辅助杆间的标准距离；Q为最大允许检测误差值；为第e张分析图像内，两根评估辅助杆间的距离；
第二报警单元，若小于0，则触发第二报警，对第一线阵相机3进行检修；
若小于0，则触发第三报警，对第二线阵相机7进行检修。
本实施例中，第二线阵相机7位于第一线阵相机3的后置位为物体的同一位置，首先通过第一线阵相机3后再通过第二线阵相机7。
本实施例中，校验图像的图像信息包括校验图像起始点的拍摄时间、校验图像结束点的拍摄时间，校验图像拍摄时的物体的运动速度，校验图像起始点为该检验图像中拍摄时间最早的位置，校验图像结束点为该图像中拍摄时间最晚的位置。
上述技术方案的有益效果为：
通过第二线阵相机7的设置获得校验图像；通过在校验图像内的待测物体的边缘轮廓上抽取若干组校验点，将通过第二线阵相机7测出的校验点位置的宽度与通过第一线阵相机3测出的校验点位置的宽度进行求差，得出第一线阵相机3与第二线阵相机7检测结果的误差值，当误差过大时，可由此判断第一线阵相机3与第二线阵相机7中存在至少一个测量不准确，所以对第一线阵相机3和第二线阵相机7进行重新标定，确保测宽结果的准确性，减小测量误差，通过第二线阵相机7对第一线阵相机3的测宽结果进行检验，在测宽精度下降时及时提醒工作人员重新标定，保证了测量结果的准确性。
通过计算若干张分析图像内两根评估辅助杆间的测宽距离与标准距离间的平均差值与最大允许检测误差的差异值，通过计算校验图像内两根评估辅助杆间测宽距离与标准距离间的平均差值与最大允许检测误差的差异值，根据平均差值与最大允许检测误差的差异值是否大于0来判定线阵相机的测宽结果的平均误差值是否在允许范围内，若平均误差值始终不在允许范围内，则推断对应的线阵相机发生转动，造成测宽结果大于实际宽度，通过多次取样，避免了单一点位的测量误差造成误报警，通过定期检测线阵相机是否发生偏转，可以及时对线阵相机进行矫正，避免由于线阵相机的偏转造成测宽结果偏大，影响测量结果的准确性。
最后应说明的是：以上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精神和范围。
Claims (5)
1.一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，其特征在于，包括：
安装台架一(1)，安装台架一(1)固定连接在支撑底座(2)上表面，安装台架一(1)上安装有第一线阵相机(3)；
待测物体输送装置(4)，待测物体输送装置(4)设置于第一线阵相机(3)下方；
控制终端(5)，第一线阵相机(3)和待测物体输送装置(4)分别与控制终端(5)通信连接；
标定装置，标定装置为沿着第一方向由若干个规格相同且邻接的填色区域组成的矩形块，两个相邻的填色区域内分别填充有不同的颜色的色块；
控制终端(5)包括：
第一标定模块，用于基于标定装置获取第一标定图像，并基于第一标定图像在第一线阵相机(3)的相机视野内建立第一一维栅格坐标轴；第一一维栅格坐标轴沿第一方向布置；第一方向为待测物体的宽度方向；
分析模块，用于对第一线阵相机(3)拍摄的待测物体的图像进行处理和分析，得出测宽结果；
分析模块包括：
第一图像处理单元，用于将第一线阵相机(3)拍摄的待测物体的图像进行处理获得分析图像，每张分析图像的长度为一个测量长度；并确定分析图像中待测物体沿着宽度方向的边缘点；
计算单元，用于计算每张分析图像中待测物体的实际宽度；
；
其中，为第j张分析图像中待测物体的实际宽度；为第j张分析图像中待测物体所占据的第一一维栅格坐标轴的完整刻度的总数目；L为第一一维栅格坐标轴的一个刻度所对应的标定装置的一个色块在第一方向上的实际宽度；为第j张分析图像中待测物体的沿着宽度方向的第i个边缘点在第一一维栅格坐标轴对应的目标刻度区间内，待测物体占据所述目标刻度区间的宽度所对应的实际宽度；第i个边缘点在第一一维栅格坐标轴对应的目标刻度区间为第i个边缘点所处的第一一维栅格坐标轴的刻度区间；
基于嵌入式线阵相机的测宽系统还包括校验模块，校验模块包括：
第二线阵相机(7)，第二线阵相机(7)安装在安装台架二(6)上，安装台架二(6)固定连接在支撑底座(2)上表面，第二线阵相机(7)沿着待测物体输送装置(4)输送方向位于第一线阵相机(3)的后置位，第二线阵相机(7)与控制终端(5)通信连接；
第二标定单元，用于基于标定装置通过获取第二标定图像，并基于第二标定图像在第二线阵相机(7)的相机视野内建立第二一维栅格坐标轴；第二一维栅格坐标轴沿第一方向布置，第一方向为待测物体的宽度方向；
第二图像处理单元，用于对第二线阵相机(7)获取的待测物体的图像进行处理得到校验图像；
准确度评估单元，用于根据分析图像和校验图像评估测宽系统的可靠性；
第二标定单元包括：
图像获取子单元，将标定装置放置于第二线阵相机(7)的拍摄区域内，通过第二线阵相机(7)获取第二标定图像；
边缘识别子单元，用于识别出第二标定图像内每个色块的边缘位置；
坐标建立子单元，以每个色块的边缘位置作为第一一维栅格坐标轴的刻度点，在第二线阵相机(7)的相机视野内沿第一方向建立第二一维栅格坐标轴；
第二图像处理单元包括：
图像获取子单元，用于对第二线阵相机(7)获取的待测物体的图像进行组合获得若干校验图像，校验图像的长度为若干个测量长度；
坐标建立子单元，用于在校验图像内建立平面直角坐标系，平面直角坐标系的x轴为沿物体的长度方向设置的刻度均匀的坐标轴，平面直角坐标系的y轴为第二一维栅格坐标轴；
准确度评估单元包括：
提取子单元，用于从校验图像中提取出待测物体的边缘轮廓；
抽样子单元，用于在校验图像的待测物体的边缘轮廓上抽取若干组校验点，确定每个校验点在平面直角坐标系内的坐标值；每组校验点包括两个校验点，每组校验点内的两个校验点基于平面直角坐标系的x坐标相同；
计算子单元，用于计算可靠性评估值，可靠性评估值用于反映测宽系统的测量结果的可靠性，测宽系统的可靠性评估值的计算方法为：
；
；
其中，T为测宽系统的可靠性评估值；为第一线阵相机(3)的测宽结果和第二线阵相机(7)的测宽结果的最大允许误差值；M为抽取的校验点总组数；为校验图像中第k组校验点被第一线阵相机(3)拍摄时的时间点；为在时间点，第一线阵相机(3)所拍摄的分析图像中待测物体的实际宽度；为第k组校验点内的第二个校验点的基于平面直角坐标系的y轴坐标值；为第k组校验点内的第一个校验点的基于平面直角坐标系的y轴坐标值；为校验图像起始点被第二线阵相机(7)拍摄时的时间点；为第k组校验点的基于平面直角坐标系的x轴坐标；为校验图像起始点的基于平面直角坐标系的x轴坐标；v为待测物体输送装置(4)的运输速度；L为第一线阵相机(3)与第二线阵相机(7)间的距离；
第一报警子单元，用于当测宽系统的可靠性评估值低于预设的第一阈值时，触发第一报警，对第一线阵相机(3)和第二线阵相机(7)进行重新标定。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，其特征在于，控制终端(5)还包括：
控制模块，用于控制第一线阵相机(3)和待测物体输送装置(4)工作；
通信模块，用于完成第一线阵相机(3)、待测物体输送装置(4)、控制模块和分析模块间的信息传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，其特征在于，第一图像处理单元包括：
组合单元，根据第一线阵相机(3)的拍摄频率和待测物体的运动速度，将第一线阵相机(3)拍摄的待测物体的图像进行组合获得若干张分析图像；
定位单元，用于提取出图像中的待测物体的沿着宽度方向的边缘点，确定待测物体的沿着宽度方向的边缘点在第一一维栅格坐标轴中的坐标。
4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，其特征在于，第一标定模块包括：
图像获取单元，将标定装置放置于第一线阵相机(3)的拍摄区域内，通过第一线阵相机(3)获取第一标定图像；
边缘识别单元，用于识别出第一标定图像内每个色块的边缘位置；
坐标建立单元，以每个色块的边缘位置作为第一一维栅格坐标轴的刻度点，在第一线阵相机(3)的相机视野内沿第一方向建立第一一维栅格坐标轴。
5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统，其特征在于，
校验模块还包括：
两根评估辅助杆，评估辅助杆为沿待测物体输送装置(4)输送方向布置的水平杆，两根评估辅助杆平行设置，两根评估辅助杆分别固定连接在待测物体输送装置的物体宽度方向的两侧，两根评估辅助杆间的距离为预设的固定值；
第一取样单元，用于随机选取一张校验图像，在所述校验图像中评估辅助杆的轮廓上随机取样若干组偏离评估点，每组偏离评估点包括两个基于平面直角坐标系x轴坐标值相同的点，两个偏离评估点分别从两根评估辅助杆的轮廓上取得；
第二取样单元，用于随机取样若干张分析图像；
偏转评估单元，根据分析图像和校验图像分别评估第一线阵相机(3)和第二线阵相机(7)的偏转情况；
；
；
其中，为第一线阵相机(3)偏转情况的评估值；为第二线阵相机(7)偏转情况的评估值；N为偏离评估点的总组数；F为抽取的分析图像的总张数；为第k组偏离评估点中第一个点的基于平面直角坐标系的y轴坐标；为第k组偏离评估点中第二个点的基于平面直角坐标系的y轴坐标；P为两根评估辅助杆间的标准距离；Q为最大允许检测误差值；为第e张分析图像内，两根评估辅助杆间的距离；
第二报警单元，若小于0，则触发第二报警，对第一线阵相机(3)进行检修；
若小于0，则触发第三报警，对第二线阵相机(7)进行检修。
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| CN202410466074.8A CN118067015B (zh) | 2024-04-18 | 2024-04-18 | 一种基于嵌入式线阵相机的测宽系统 |
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