CN207798026U - 一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，属于中厚板板形检测技术领域。本实用新型的包括激光发射单元、滑台单元、相机单元和数据处理单元，滑台单元用于承载中厚板，滑台单元上设置有驱动机构，驱动机构用于驱动滑台单元进行滑动，激光发射单元和相机单元分别设置于滑台单元的两侧，所述激光发射单元用于向中厚板发射激光进行扫描；相机单元用于记录扫描中厚板的过程视频；相机与数据处理单元电性连接，数据处理单元用于对相机记录的视频进行处理。本实用新型的线激光发射器向中厚板发射激光，相机用于记录扫描中厚板的过程视频，并数据处理单元对记录的过程视频进行处理，从而可以准确的检测中厚板的板型。

Description

一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统

技术领域

本实用新型属于中厚板检测检测技术领域，具体来说是一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统。

背景技术

中厚板作为钢铁工业行业的主要产品之一，广泛应用于汽车、机械制造、化工、航空航天和造船等行业领域。中厚板在轧制过程中，由于在铸造钢坯，轧制，设备，以及加工技术等诸多因素会带来很多不足，包括中厚板的宽度偏离预设值、中厚板的表面出现氧化皮、裂缝、划伤、辊印、空洞、麻点等表面缺陷。而中厚板的轮廓信息是评判表面外形控制和轧机性能方面的重要指标之一，数据统计对于中厚板的切边损失以及切头尾损耗分别占了中厚板成材率中的23％和26％，这也就决定了针对中厚板轮廓检测仪以提高中厚板轮廓检测仪的检测性能和检测精度对减少切损，提高中厚板的成材率研究就显得尤为迫切重要。

在国外，基于激光源的中厚板三维检测技术应用已十分广泛，但是在国内，基于线激光的板形检测仍处于基础阶段，存在一系列的问题，包括提取光条纹的过程中，无法精确地提取光条纹中心，以及没有完善的提取光条纹中心坐标的算法，检测精度差和响应时间久，国内钢厂引进的外国先进设备中，由于没有相应的技术支持，设备维护困难，严重影响中厚板的生产，提高了成本。

经检索，发明创造名称为：一种基于激光源的中厚板形貌检测系统及其方法(申请号为：201410735670.8，申请日为：2014.12.05)，待测中厚板放在传输带上进行传送，计数器通过串口连接，实现与计算机的通讯，通过labview读取计数器的脉冲信号并换算成中厚板水平方向的运行速度，从而获取横向坐标，同时激光线照射在钢板上，用coms工业相机以一定频率捕获激光线照射区域的图片并传输进计算机。该申请案虽然可以检测中厚板的形貌，但是检测结果不够准确。

此外，发明创造名称为：成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统(申请号为：200920175325.8申请日为：2010.05.26)包括：测宽/板形子系统、测长/板形子系统、测厚/板形子系统数据交换机；4号测量/控制主计算机；1号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机和3号测厚/板形计算机分别将各自的数据进行测量、规划和计算，然后分别将数据通过数据交换机输入4号测量/控制主计算机。该申请案虽然可以检测中厚板的板型，但是系统过于复杂且检测结果不够准确。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有技术中中厚板板型检测结果不准确的问题，提供一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，通过激光发射单元、滑台单元、相机单元、数据处理单元，线激光发射器向中厚板发射激光，相机用于记录扫描中厚板的过程视频，并数据处理单元对记录的过程视频进行处理，从而可以准确的检测中厚板的板型。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，包括激光发射单元、滑台单元、相机单元和数据处理单元，所述滑台单元用于承载中厚板，滑台单元上设置有驱动机构，驱动机构用于驱动滑台单元进行滑动，所述激光发射单元和相机单元分别设置于滑台单元的两侧，所述激光发射单元包括线激光发射器，该线激光发射器用于向中厚板发射激光进行扫描；所述相机单元包括相机，相机用于记录扫描中厚板的过程视频；所述相机与数据处理单元电性连接，数据处理单元用于对相机记录的视频进行处理。

优选地，所述线激光发射器的发射面与相机的接收面的夹角为a，a>30°。

优选地，所述驱动机构包括步进电机、电机支架、电机驱动器、电机控制器和电机电源，所述步进电机通过电机支架固定连接于滑台底座上，所述步进电机、电机控制器和电机电源与电机驱动器电连接。

优选地，滑台单元包括直线滑台和滑台底座，所述的直线滑台滑动安装于滑台底座上。

优选地，所述的直线滑台和滑台底座之间设置有减震部件，减震部件用于保持直线滑台在滑台底座上平稳移动。

优选地，所述的直线滑台上设置有水平仪。

优选地，所述中厚板的对称线与直线滑台的对称线位于同一竖直平面。

优选地，所述激光发射单元还包括发射器支架，线激光发射器设于发射器支架顶端，所述发射器支架为伸缩支架。

优选地，所述相机单元还包括相机支架，所述相机设于相机支架顶端，所述相机支架为伸缩支架。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，包括激光发射单元、滑台单元、相机单元和数据处理单元，线激光发射器向中厚板发射激光，相机用于记录扫描中厚板的过程视频，并数据处理单元对记录的过程视频进行处理，从而可以准确的检测中厚板的板型；

(2)本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，线激光发射器的发射面与相机的接收面的夹角为a，a>30°，相机拍摄线激光发射器发出的激光扫过中厚板的面积更加完全，避免误差，使得检测结果更加准确；

(3)本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，直线滑台和滑台底座之间设置有减震部件，减震部件用于保持直线滑台在滑台底座上平稳移动，避免图形发生波动，提高检测的准确性；

(4)本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，线激光发射器设于发射器支架顶端，发射器支架为伸缩支架，从而可以根据需要调节线激光发射器的高度，进而提高检测的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图。

示意图中的标号说明

110、激光发射单元；111、线激光发射器；112、发射器支架；

120、滑台单元；121、直线滑台；122、水平仪；123、滑台底座；124、减震部件；

130、相机单元；131、相机；132、相机支架；

140、数据处理单元；

150、驱动机构；151、步进电机；152、电机支架；153、电机驱动器；154、电机控制器；155、电机电源；

160、中厚板。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1和图2所示，一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，包括激光发射单元110、滑台单元120、相机单元130和数据处理单元140，所述滑台单元120上表面水平设置，该滑台单元120用于承载中厚板160，滑台单元120包括直线滑台121和滑台底座123，直线滑台121的表面设置有棋盘格子，直线滑台121滑动安装于滑台底座123上，直线滑台121上部适用于承载中厚板160。该滑台单元120上设置有驱动机构150，驱动机构150包括步进电机151、电机支架152、电机驱动器153、电机控制器154和电机电源155，步进电机151通过电机支架152固定连接于滑台底座123上，步进电机151与滑台单元120的直线滑台121相连接，步进电机151用于驱动直线滑台121进行移动，所述步进电机151、电机控制器154和电机电源155与电机驱动器153电连接，电机控制器154通过控制电机驱动器153进而控制步进电机151。中厚板160的对称线与直线滑台121的对称线位于同一竖直平面。

本实施例的驱动机构150用于驱动滑台单元120进行滑动，所述激光发射单元110和相机单元130分别设置于滑台单元120的两侧，所述激光发射单元110包括线激光发射器111，该线激光发射器111用于向中厚板160发射激光进行扫描，其中发射的激光为线激光，线激光照射在中厚板160上，该线激光发射器111向中厚板160发射激光的面为发射面，如图2中的γ所示。

本实施例的相机单元130包括相机131，相机131用于记录扫描中厚板160的过程视频信息，该相机为coms工业相机，线激光发射器111发射的激光经中厚板160发射后，将信息反射给相机131，相机131接受激光的扫描信息，相机131的接受面如图2的β所示。相机131与数据处理单元140电性连接，数据处理单元140用于对相机131记录的视频进行处理，数据处理单元140可以对记录得到的视频信息进行处理，并截取得到图片，并对图片进行处理。

值得注意的是：线激光发射器111的发射面与相机131的接收面的夹角为a，a>30°，相机131拍摄线激光发射器111发出的激光扫过中厚板160的面积更加完全，避免误差，使得检测结果更加准确。这是由于当夹角a不大于30°时，相机131与线激光发射器111距离过近，且会影响相机131对线激光发射器111发出的光线捕捉不够用完全，造成数据丢失或者测量结果不准确。

当需要进行检测板型时，具体步骤如下：

1)棋盘格标定板高度标定

通过线激光发射器111打在棋盘格标定板上的光条纹像素坐标与真实棋盘格高度之间的关系，建立高度模型。

2)线激光扫描待测中厚板160

通过线激光发射器111发射的线激光打在待测中厚板160上，调节单片机电机控制器154，使待测中厚板160随着同步型直线滑台121移动，线激光扫过整个中厚板160表面，相机131记录整个扫描过程视频；

3)图像处理

通过对步骤1获取的不同标定高度下的照片需要进行灰度化、二值化和去噪处理，利用改进的灰度重心法提取处理后的光条纹中心像素坐标。

4)视频处理

对步骤2)相机131记录的视频信息进行图像处理，提取光条纹和光条纹中心坐标，得到的光条纹中心坐标与步骤1)得到的高度信息模型结合。

5)待测中厚板160横向和纵向坐标提取

通过电机控制器154显示器数据与直线滑台121移动的真实距离之间的线性关系来得到待测中厚板160的横向坐标信息，通过相机131拍摄的图片的行列数与真实宽度信息之间的线性关系得到纵向坐标信息。

6)待测中厚板160表面三维重构

通过图像处理和视频处理最终得到待测中厚板160表面的高度信息，结合电机控制器154测横向坐标和纵向坐标，进行曲线拟合得到待测中厚板160的三维曲面。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：直线滑台121和滑台底座123之间设置有减震部件124，减震部件124用于保持直线滑台121在滑台底座123上平稳移动，该减震部件124可以是弹簧减震部件，用以保证滑台单元120平稳移动。

此外直线滑台121上设置有水平仪122，水平仪122可以保证直线滑台121水平设置，避免中厚板160放置在直线滑台121上发生偏移或者倾斜，从而提高了检测的准确性。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：激光发射单元110还包括发射器支架112，线激光发射器111设于发射器支架112顶端，发射器支架112为伸缩支架。从而可以根据需要调节线激光发射器111的高度，进而提高检测的准确性。

相机单元130还包括相机支架132，所述相机131设于相机支架132顶端，所述相机支架132为伸缩支架。从而可以根据需要调节相机单元130的高度，进而提高检测的准确性。而且，可以根据需要调节线激光发射器111的发射面与相机131的接收面之间的夹角a，使得发射面与接收面之间的夹角维持在恰当的角度，进而可以提高检测的准确性。

此外，值得注意的是：本实施例的激光发射单元110与相机单元130对称设置于中厚板160的两侧，使得相机131捕捉到的图形与线激光发射器111发出的激光扫过中厚板160时的图形基本一致，保证了结果的准确。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：包括激光发射单元(110)、滑台单元(120)、相机单元(130)和数据处理单元(140)，所述滑台单元(120)用于承载中厚板(160)，滑台单元(120)上设置有驱动机构(150)，驱动机构(150)用于驱动滑台单元(120)进行滑动，所述激光发射单元(110)和相机单元(130)分别设置于滑台单元(120)的两侧，所述激光发射单元(110)包括线激光发射器(111)，该线激光发射器(111)用于向中厚板(160)发射激光进行扫描；所述相机单元(130)包括相机(131)，相机(131)用于记录扫描中厚板(160)的过程视频；所述相机(131)与数据处理单元(140)电性连接，数据处理单元(140)用于对相机(131)记录的视频进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述线激光发射器(111)的发射面与相机(131)的接收面的夹角为a，a>30°。

3.根据权利要求1所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述驱动机构(150)包括步进电机(151)、电机支架(152)、电机驱动器(153)、电机控制器(154)和电机电源(155)，所述步进电机(151)通过电机支架(152)固定连接于滑台底座(123)上，所述步进电机(151)、电机控制器(154)和电机电源(155)与电机驱动器(153)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：滑台单元(120)包括直线滑台(121)和滑台底座(123)，所述的直线滑台(121)滑动安装于滑台底座(123)上。

5.根据权利要求4所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述的直线滑台(121)和滑台底座(123)之间设置有减震部件(124)，减震部件(124)用于保持直线滑台(121)在滑台底座(123)上平稳移动。

6.根据权利要求4所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述的直线滑台(121)上设置有水平仪(122)。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述中厚板(160)的对称线与直线滑台(121)的对称线位于同一竖直平面。

8.根据权利要求7所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述激光发射单元(110)还包括发射器支架(112)，线激光发射器(111)设于发射器支架(112)顶端，所述发射器支架(112)为伸缩支架。

9.根据权利要求7所述的一种基于线激光的单相机中厚板板形检测系统，其特征在于：所述相机单元(130)还包括相机支架(132)，所述相机(131)设于相机支架(132)顶端，所述相机支架(132)为伸缩支架。