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專利名稱：鋼板板坯尺寸測量方法及裝置的制作方法
鋼板板坯尺寸測量方法及裝置掛術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及鋼板板坯的尺寸測量技術(shù)，更具體地說，涉及鋼板板坯尺 寸的測量方法及裝置。
技術(shù)背景在鋼材廠的厚板廠二次切割生產(chǎn)線中，經(jīng)常使用激光多普勒測速測長 儀對來料板坯進行長度測量，但在強干擾時，效果不佳。現(xiàn)有技術(shù)利用多普勒頻移與被測物體速度之間的線性關(guān)系測量板坯速 度，再通過時間的積分算出板坯長度。測量中使用光學干涉條紋，必須接 受被測物的反射光，測量必須在板坯運動時進行，由于來料板坯表面常有 大塊的翹起氧化鐵皮，有時還出現(xiàn)鐮刀彎板形鑄坯，來料還會在輥道上運 動彈跳，此外，測量點環(huán)境水蒸氣也嚴重干擾測量工作，這些強千擾會改 變鑄坯反射光線的角度。當超出激光多普勒測速測長儀入射角度，就會造 成反射光無法傳回傳感器。針對這些問題，現(xiàn)場人員已經(jīng)對測長儀進行過局部的技術(shù)改進(如加大發(fā)射功率等)，但這些局部改進難以提高板坯 運動干擾下的測量準確性，無法根本消除板坯運動測量時諸多現(xiàn)場實際應(yīng) 用難題，且以減少設(shè)備使用壽命為代價。因此，板坯靜態(tài)非接觸的圖像測 量技術(shù)是解決現(xiàn)場問題的技術(shù)途徑之一。現(xiàn)有的光電圖像測量技術(shù)，使用線陣圖像傳感器實時測量熱軋鋼板生 產(chǎn)的寬度值變化量，采用背光源普通照明的方式及線陣的攝像頭，未使用 組合的激光投線器，該方法投資巨大，也不適合厚板的檢測應(yīng)用。原因為 如采用背光照明方式，由于厚板厚達300毫米，厚板靠近燈光照射一側(cè)的 下邊緣光的反差較清晰，而CCD只能檢測到上表面邊緣，這樣，厚板上表 面測量面的邊緣灰度圖像反差由于過厚，輪廓就會模糊不明顯，邊緣隨機 漸變會造成測量結(jié)果失真。在厚板生產(chǎn)中，不易采用此技術(shù)測量。此外， 厚板是一塊塊的板坯物流，使用現(xiàn)有的線陣圖像測量只能掃描寬度方向， 在普通光學鏡頭系統(tǒng)下，無法進行圖像二維掃描，因此該方式也不能滿足 厚板廠二次切割線生產(chǎn)應(yīng)用的要求。綜上所述，目前所采用的面陣圖像技術(shù)與普通光學鏡頭成像測量，在 三維空間，不能進行面對面的長、寬幾何量映射方式的測量，于是，就需 要一種新的測量技術(shù)，能在厚板廠強千擾環(huán)境下，大視場、高精度、長期 穩(wěn)定地同步測量出鋼板板坯的長度與寬度，以及測量計算時如何主動回避 干擾又不影響測量結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新型的鋼板板坯尺寸的測量方法及裝置，能 在厚板廠強千擾環(huán)境下，高精度、穩(wěn)定地同步測量出鋼板板坯的長度與寬 度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種鋼板板坯尺寸的測量方法，包括使 用激光投線器在待測鋼板板坯上投射長度方向和寬度方向的激光線，所述 長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯上形成至少兩個交點；使用攝像機獲取鋼板板坯的長度方向和寬度方向的圖像，其中長度方向使用一個以上的攝像機，參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方向的多個圖像的無縫拼接； 根據(jù)所采集的圖像，利用所述圖像中的投射的激光線，確定長度方向和寬 度方向的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板板坯邊緣的突變點；利 用所述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述激光投線器在鋼板板坯上投射兩條長度 方向的激光線和兩條寬度方向的激光線，形成四個交點；所述兩條寬度方 向的激光線用于實現(xiàn)長度方向的多個圖像的拼接。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述攝像機觀察鋼板板坯移動壓緊與釋放到 位的情況，選擇最佳的采集時刻進行圖像釆集，在鋼板板坯處于靜態(tài)的時 刻進行圖像采集；其中，圖像在采集時鋼板板坯靜止不動并停留3 - 5秒鐘， 使得多個長度方向的圖像能無縫融合；對所采集的多個長度方向的圖像進 行模式匹配計算，如多個圖像計算結(jié)果一致，就判定為采集鋼板板坯為靜 態(tài)，圖像采集結(jié)果有效。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，根據(jù)所采集的圖像中的兩兩相交的四根激光 線，解出四個相交的特征點，其中，還包括通過事先選定的四個圖像區(qū)域， 在圖像統(tǒng)計直方圖中在激光線象素點上有一個明顯突變的小山峰，計算均勻化消除干擾后，以灰度值的變化最大確定激光線的位置，再確定相交的 特征點；通過激光線在一定短距離內(nèi)斷開的現(xiàn)象確定激光線在鋼板板坯長 度及寬度邊界的突變點。根據(jù)本發(fā)明的 一 實施例，利用所述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度包括利用每條激光線的最大值，計算出每條激光線 的參數(shù)，并得到這些激光線的交點第一交點、第二交點、第三交點和第 四交點；如果環(huán)境光線正常，則利用圖象邊緣處理技術(shù)，在鋼板板坯長度 方向兩端的端區(qū)第一端區(qū)與第二端區(qū)中計算得到鋼板板坯的邊緣第一 邊緣與第二邊緣，以及它們與激光線的交點，即激光線的突變點第一突 變點、第二突變點、第三突變點和第四突變點；如果環(huán)境光線不正常，無 法用于辨別鋼板板坯，則直接利用激光線的突變確定第一突變點、第二突 變點、第三突變點和第四突變點；分別計算上述各點之間的線段長度，通 過平均以及求和計算后得到鋼板板坯的長度和寬度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種鋼板板坯尺寸的測量裝置，包括 數(shù)個激光投線器，在待測鋼板板坯上投射長度方向和寬度方向的激光線， 所述長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯上形成至少兩個交點；數(shù)個 攝像機，獲取鋼板板坯的長度方向和寬度方向的圖像，其中長度方向使用 一個以上的攝像機，參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方向的多個圖像的無縫 拼接；圖像處理裝置，根據(jù)所采集的圖像，利用所述圖像中的投射的激光 線，確定長度方向和寬度方向的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板 板坯邊緣的突變點；并利用所述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯 的長度和寬度。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述激光投線器包括長度激光投線器和寬度 激光投線器，在鋼板板坯上投射兩條長度方向的激光線和兩條寬度方向的 激光線，形成四個交點；其中兩條寬度方向的激光線用于實現(xiàn)長度方向的 多個圖像的拼接。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述攝像機觀察鋼板板坯移動壓緊與釋放到 位的情況，選擇最佳的采集時刻進行圖像釆集，在鋼板板坯處于靜態(tài)的時 刻進行圖像采集；其中，圖像在采集時鋼板板坯靜止不動并停留3-5秒鐘，使得多個長度方向的圖像能無縫融合；圖像處理裝置對所采集的多個長度方向的圖像進行模式匹配計算，如多個圖像計算結(jié)果一致，就判定為采集 鋼板板坯為靜態(tài)，困像采集結(jié)果有效。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，圖像處理裝置根據(jù)所釆集的圖像中的兩兩相 交的四根激光線，解出四個相交的特征點，其中，還包括通過事先選定的 四個圖像區(qū)域，在圖像統(tǒng)計直方圖中在激光線象素點上有一個明顯突變的 小山峰，計算均勻化消除干擾后，以灰度值的變化最大確定激光線的位置，再確定相交的特征點；還通過激光線在一定短距離內(nèi)斷開的現(xiàn)象確定激光 線在鋼板板坯長度及寬度邊界的突變點。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述圖像處理裝置首先利用每條激光線的最 大值，計算出每條激光線的參數(shù)，并得到這些激光線的交點第一交點、 第二交點、第三交點和第四交點；如果環(huán)境光線正常，則利用圖象邊緣處 理技術(shù)，在鋼板板坯長度方向兩端的端區(qū)第一端區(qū)與第二端區(qū)中計算得 到鋼板板坯的邊緣第一邊緣與第二邊緣，以及它們與激光線的交點，即 激光線的突變點第一突變點、第二突變點、第三突變點和第四突變點；如果環(huán)境光線不正常，無法用于辨別鋼板板坯，則直接利用激光線的突變確定第一突變點、第二突變點、第三突變點和第四突變點；再分別計算上 述各點之間的線段長度，通過平均以及求和計算后得到鋼板板坯的長度和 寬度。使用本發(fā)明的鋼板板坯尺寸的測量方法及裝置，可對厚板來料實時進 行長度與寬度的同步測量，能夠在很短的時間內(nèi)，靜止地獲取單塊鑄坯上 表面完整的圖像信息，圍繞象素點與激光線、激光線交點出現(xiàn)變化后的組 合特征進行計算測量。該方法及裝置快速簡單、高效可靠，滿足厚板現(xiàn)場 實時性要求。同時克服了被測對象來料運動彈跳，翹起的氧化鐵皮、表面 粗糙、鐮刀彎等特殊情況，也能快速準確地全工況穩(wěn)定測量。滿足厚板連 續(xù)化生產(chǎn)中安全、高效、經(jīng)濟的測量控制的實際需求。


在本發(fā)明中，相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中，圖l是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的鋼板板坯尺寸的測量裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的測量裝置布置圖；圖3A、 3B和3C是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的利用投射激光線計算鋼板 板坯尺寸過程的示意圖；圖4A、 4B和4C示出了本發(fā)明的鋼板板坯尺寸的測量裝置在各種情況 下的投射激光線的特征；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的鋼板板坯尺寸的測量方法的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例進一步描述本實用新型的技術(shù)方案。 首先參考圖l,圖l示出了一種鋼板板坯尺寸的測量裝置100，包括 數(shù)個激光投線器102，在待測鋼板板坯101上投射長度方向和寬度方 向的激光線，長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯101上形成至少兩 個交點；根據(jù)圖1所示的實施例，激光投線器102包括長度激光投線器102A 和寬度激光投線器102B，在鋼板板坯101上投射兩條長度方向的激光線和 兩條寬度方向的激光線，形成四個交點；其中兩條寬度方向的激光線還用 于實現(xiàn)長度方向的多個圖像的拼接。數(shù)個攝像機104,獲取鋼板板坯101的長度方向和寬度方向的圖像， 其中長度方向使用一個以上的攝像機，并參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方 向的多個圖像的無縫拼接。參考圖l所示的實施例，包括2個長度方向的 攝像機104A和l個寬度方向的攝像機104B,兩個長度方向的攝像機104A 將分別拍攝部分的鋼板板坯101的圖像，并利用兩條寬度方向的激光線對 圖像進行無縫拼接。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的測量裝置布置圖，在該布置實例中， 長度方向的攝像機201、 202分別在鋼板板坯左右各自獲取圖像，長度為6 米視場，承擔觀察鋼板板坯位置與測量幾何尺寸的功能，攝像機201、 202 高度離開鋼板板坯上表面為4米。寬度方向的攝像機203還用于觀察鋼板 板坯進入、鋼板板坯與導板位置、以及鋼板板坯號辨識，攝像機203吊裝 在板坯端部可視范圍即可。長度方向激光投線器204、 205安裝在攝像機 201、 202的對面，負責12米長度方向激光投線，激光投線器204、 205 上下各裝一個，其中，激光投線器204、 205的位置還可布置成左右一對，各負責6米長度方向上的2根激光線。寬度方向激光投線器206、 207的 位置在攝像機201、 202旁，安裝寬度方向激光投線器206、 207進行中間 橫向指示。攝像機201、 202均能著到此2根寬度方向的激光線，進行視 場分割以及圖像的無縫拼接。本發(fā)明中測量鋼板板坯的長度與寬度所運用的技術(shù)方案是一致的，只 是測量方向上相互垂直。對寬度測量使用單個攝相機(攝像機203)，就 能達到生產(chǎn)所需的精度要求，長度方向由于普通攝像機分辨率較低，因此 需要使用二個攝相機(攝像機201和202)。長度測量時攝像機201和202 左右同步采集到二幅數(shù)字圖像，并按激光線指示無縫拼接，再進行長度的 計算，從而避免采用特殊的高分辨率相機，降低了裝置的設(shè)備投入成本。參考圖1和圖2，在對鋼板板坯進行測量時以鋼板板坯上表面投射的 四根二二相交的激光線為核心，結(jié)合環(huán)境光，獲得鋼坯輪廓圖像，利用激 光線指向引導辨識出圖像中鋼板板坯的輪廓，利用輪廓計算出長度，同時 激光特征點和輪廓線進行相互印證，提高測量精度與測量的置信度。在測量的過程中還可以結(jié)合對于環(huán)境光的利用，環(huán)境光成像圖像算法 較復雜，需要判斷圖象的照明分布情況。運行時須對事先選定好的固定背 景圖像區(qū)域，進行灰度統(tǒng)計等計算，比較出環(huán)境光照明亮度與灰度反差， 判斷圖像可用的程度，決定是否啟用鋼板圖像邊緣檢測算法。本發(fā)明的尺寸測量系統(tǒng)中使用了相交的長激光線，縱向與橫向覆蓋已 知的鋼板板坯表面空間，產(chǎn)生交點，其中以四個十字星交點作為計算的基 準點與參考點。多點冗余可以抗干擾，是有益的，對于測量來說，最少只 有2個點也能承擔測量工作。該方法利用了激光線在鋼板板坯邊緣的突變 點。這些技術(shù)綜合使用克服鋼鐵件表面的各種干擾問題。如果單純使用自 然光的常規(guī)圖像測量方法，則抗干擾能力差、計算難度大、成本高，效率 低。本發(fā)明的攝像機，包括圖1中所示的攝像機104A、 104B以及圖2中 所示的攝像機201、 202、 203還觀察鋼板板坯移動壓緊與釋放到位的情況, 選擇最佳的采集時刻進行圖像采集，在鋼板板坯處于靜態(tài)的時刻進行圖像 采集；其中，圖像在采集時鋼板板坯靜止不動并停留3-5秒鐘，使得多個長度方向的圖像能無縫融合。采集圖像的基本過程如下，鋼板板坯沿長度方向進入12米長度激光指 示范圍，如果是短坯，并且短坯的長度小余6來時，短坯須進入二根寬度 方向的激光投線范圍內(nèi)。采集圖像的過程需要在鋼板板坯基本完成對中的情況下進行，對中的過程可通過如下判斷對中導板釋放停止后待測的鋼板板坯沒有震動，并且在橫向視場中靠 近攝像機一側(cè)導板對鋼板板坯沒有遮擋，此時停頓3秒左右即可進行圖像 釆集。判斷對中導板釋放停止可以通過激光投射線來實現(xiàn)，參考圖4C所示， 圖4C是對中導板釋放停止的激光投射線的特征圖，當攝像機觀察到如圖 4C所示的激光投射線的形態(tài)時，既可以判斷對中導板已釋放停止。此外，還可以通過激光投射線進行輔助的判斷，參考圖4B所示，圖 4B是完成對中是激光投射線的特征圖，當攝像機觀察到如圖4B所示的激 光投射線的形態(tài)時，既可以判斷進行圖像采集的步驟。同時，攝像機能夠觀察到導板移動壓緊與釋放到位的情況，通過攝像 機和激光投射線的結(jié)構(gòu)，選擇最佳的采集時刻進行圖像釆集測量。本發(fā)明 的測量裝置在鋼板板坯處于靜態(tài)時刻進行圖像采集，靜態(tài)采集有助于測量 的精度，圖像在采集時板坯靜止不動并停留3-5秒鐘，使得左右2幅分別 采集的圖像能完全無縫融合；而且以左-右-左-右方式釆集，在即短的不同 時刻連續(xù)采2次鋼坯完整的圖像，之后會由圖像處理裝置對圖像模式匹配 計算，如2幅相同的畫面圖像計算結(jié)果基本一致，就判定為采集時板坯為 靜態(tài)，可正常采集，圖像采集結(jié)果有效。這樣，測量時不需要系統(tǒng)以外的信息，降低了圖像測量系統(tǒng)的復雜性。繼續(xù)回到圖1，本發(fā)明的測量裝置100還包括圖像處理裝置106,根 據(jù)所采集的圖像，利用圖像中的投射的激光線，確定長度方向和寬度方向 的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板板坯邊緣的突變點；并利用所 述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度。同時，該圖像 處理裝置106還對所采集的多個長度方向的圖像進行模式匹配計算，如多 個圖像計算結(jié)果一致，就判定為釆集鋼板板坯為靜態(tài)，圖像采集結(jié)果有效。該圖像處理裝置106的工作原理如下圖像處理裝置根據(jù)所采集的圖像中的兩兩相交的四根激光線，解出四個相交的特征點，其中，還包括通 過事先選定的四個圖像區(qū)域，在圖像統(tǒng)計直方圖中在激光線象素點上有一 個明顯突變的小山峰，計算均勻化消除千擾后，以灰度值的變化蕞夬確定激光線的位置，再確定相交的特征點；還通過激光線在一定短距離內(nèi)斷開 的現(xiàn)象確定激光線在鋼板板坯長度及寬度邊界的突變點。更具體地說，該圖像處理裝置首先利用每條激光線的最大值，計算出 每條激光線的參數(shù)，并得到這些激光線的交點第一交點P3、第二交點P4、 第三交點P5和第四交點P6;如果環(huán)境光線正常，則利用圖象邊緣處理技 術(shù)，在鋼板板坯長度方向兩端的端區(qū)第一端區(qū)Al與第二端區(qū)A2中計算 得到鋼板板坯的邊緣第一邊緣Ll與第二邊緣L2，以及它們與激光線的 交點，即激光線的突變點第一突變點Pl、第二突變點P2、第三突變點 P7和第四突變點P8;如果環(huán)境光線不正常，無法用于辨別鋼板板坯，則 直接利用激光線的突變確定第一突變點Pl、第二突變點P2、第三突變點 P7和第四突變點P8;再分別計算上述各點之間的線段長度，通過平均以 及求和計算后得到鋼板板坯的長度和寬度。參考圖3A、 3B和3C,圖3A、 3B和3C是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的利 用投射激光線計算鋼板板坯尺寸過程的示意圖，可通過下述的步驟來實現(xiàn) 尺寸的測量在前面的步驟中，雖然得到了激光投射線的交點、激光線在厚板邊緣 的特征突變點，但測量時還必須對每一幅圖像中的激光投射線與特征點， 進行灰度統(tǒng)計計算，判定使用那一點，那一段，哪個區(qū)域進行組合，以提 高系統(tǒng)對隨機出現(xiàn)的較大的氧化鐵皮和環(huán)境光的干擾，增強圖像測量的自 動應(yīng)變與適應(yīng)能力。參考圖3A，首先確定激光投射線的位置和需要進一步處理的區(qū)域301 和302，即第一端區(qū)Al和第二端區(qū)A2。被選定的需要進一步處理的圖像區(qū)域內(nèi)，利用冗余的激光線在環(huán)境幾 乎無光的情況下，也能進行正確檢測與判定。環(huán)境有光且不過亮時，使用 鋼坯表面輪廓邊界，如第一端區(qū)A1、第二端區(qū)A2中包含的圖象信息，計 算出鋼板板坯圖像的邊緣參數(shù)，這樣的面接觸有更多的特征信息，有利于測量過程的可靠。
多種光測圖像處理方法同步處理，激光線基準特征點互為備份冗余。 在測量同一幾何參數(shù)時可以互相印證，能有效地消除各種可能的千擾。對 其它測量設(shè)備不能測量的一些情況，如氧化鐵皮，鐮刀彎等情況，本專利
申請也能較準確地測量。具體工作過程如下，參考圖3B和圖3C:
利用每條激光線的最大值的方法，計算出每條激光線的參數(shù)，通過計 算，得到這些激光線的豕點，即第一交點P3、第二交點P4、第三交點P5 和第四交點P6;
在光線正常情況下，可以利用圖象邊緣處理技術(shù)，在第一端區(qū)Al與第 二端區(qū)A2中計算得到鋼板板坯的邊緣第一邊緣L1與第二邊緣L2，它們 與激光線的交點就是激光線的突變點第一突變點Pl、第二突變點P2、 第三突變點P7和第四突變點P8;
在光線不正常，很暗無法辨別板坯的情況下，可以利用結(jié)構(gòu)光端點檢 測方法，計算得到第一突變點P1、第二突變點P2、第三突變點P7和第四 突變點P8的位置，它們也就是板坯的邊緣Ll與L2;
通常情況下，線段P1-P3與P2-P4相等，P3-P5與P4-P6相等，P5-P7 與P6-P8相等。最左邊板坯的長度，線段P1-P3與線段P2-P4進行平均，
Length1324=(Lengthp1p3+ Lengthp2P4)/2
通過平均可以提高精度。同樣可以計算得到中間板坯的長度和最右邊 板坯的長度
Length3546=(LengthP3P5+ LengthP4P6)/2
Length5768=(Lengthp5P7+ LengthP4P8)/2
將三組線段的平均值相加，可以得到板坯的總長度
Length- Length1324+Length3546+Length5768
最優(yōu)確定后使用穩(wěn)定的幾何圖形計算點到直線的距離二段相加求出板 坯長度，參考圖3C所示。
當現(xiàn)場環(huán)境惡劣，無法完成激光線交點的測量時，無法進一步得到相
應(yīng)的線段時，可以采用饒行的方法，如無法獲得P1的參數(shù)，那么Length剛 也就無法獲得，Length。2可以用Lengthp2P4來替代。這樣可以保證測量的可靠性。其他依此類推。獲得測量結(jié)果的同時，顯示出測量過程好壞的指標。 從而實現(xiàn)厚板生產(chǎn)現(xiàn)場幾何尺寸的精確測量與的過程判定。
除了采用2條長度方向和2條寬度方向激光線外，本專利申請還可以
釆用多條長度與寬度方向的激光線，構(gòu)成一個密集的網(wǎng)格，如圖4A所示，
當網(wǎng)格中的一個或幾個點無法測量時，可以互相彌補，提高測量的可靠性。
本發(fā)明還提供一種鋼板板坯尺寸的測量方法，參考圖5所示，圖5是 根據(jù)本發(fā)明的一實施例的鋼板板坯尺寸的測量方法的流程圖，該方法500 包括
501.使用激光投線器在待測鋼板板坯上投射長度方向和寬度方向的激 光線，長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯上形成至少兩個交點。根 據(jù)本發(fā)明的 一實施例，激光投線器在鋼板板坯上投射兩條長度方向的激光 線和兩條寬度方向的激光線，形成四個交點。
503.使用攝像機獲取鋼板板坯的長度方向和寬度方向的圖像，其中長 度方向使用一個以上的攝像機，參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方向的多個 圖像的無縫拼接。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，兩條寬度方向的激光線用于實 現(xiàn)長度方向的多個圖像的拼接。攝像機觀察鋼板板坯移動壓緊與釋放到位 的情況，選擇最佳的釆集時刻進行圖像采集，在鋼板板坯處于靜態(tài)的時刻 進行圖像采集；其中，圖像在采集時鋼板板坯靜止不動并停留3-5秒鐘， 使得多個長度方向的圖像能無縫融合。并且還對所采集的多個長度方向的 圖像進行模式匹配計算，如多個圖像計算結(jié)果一致，就判定為釆集鋼板板 坯為靜態(tài)，圖像釆集結(jié)果有效。
505.根據(jù)所釆集的圖像，利用圖像中的投射的激光線，確定長度方向 和寬度方向的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板板坯邊緣的突變點。 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，根據(jù)所釆集的圖像中的兩兩相交的四根激光線， 解出四個相交的特征點，其中，還包括通過事先選定的四個圖像區(qū)域，在 圖像統(tǒng)計直方圖中在激光線象素點上有一個明顯突變的小山峰，計算均勻 化消除干擾后，以灰度值的變化最大確定激光線的位置，再確定相交的特 征點；通過激光線在一定短距離內(nèi)斷開的現(xiàn)象確定激光線在鋼板板坯長度 及寬度邊界的突變點。507.利用激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度。根 據(jù)本發(fā)明的一實施例，利用激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長
度和寬度包括
利用每條激光線的最大值，計算出每條激光線的參數(shù)，并得到這些激 光線的交點第一交點(P3)、第二交點(P4)、第三交點(P5)和第四 交點(P6);
如果環(huán)境光線正常，則利用圖象邊緣處理技術(shù)，在鋼板板坯長度方向 兩端的端區(qū)第一端區(qū)(Al)與第二端區(qū)(A2)中計算得到鋼板板坯的邊 緣第一邊緣(Ll)與第二邊緣(L2),以及它們與激光線的交點，即激 光線的突變點第一突變點(Pl)、第二突變點(P2)、第三突變點(P7) 和第四突變點(P8);如果環(huán)境光線不正常，無法用于辨別鋼板板坯，則 直接利用激光線的突變確定第一突變點(Pl)、第二突變點(P2)、第三 突變點(P7)和第四突變點(P8);
分別計算上述各點之間的線段長度，通過平均以及求和計算后得到鋼 板板坯的長度和寬度。
綜上所述，本專利申請針對粗糙表面有氧化鐵皮的鋼鐵件，通過激光 指示，在特定區(qū)域內(nèi)，搜索激光線、面的交點，特征點由線的指示進行交 叉計算求得，避免直接尋找單個特征點的不精確性，抵抗表面干擾造成的 不穩(wěn)定。
本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點是工作狀態(tài)容易調(diào)整，而且檢測對象在復雜 條件下辨識能力大大提高，以圖像處理的CDD傳感器為核心其光譜響應(yīng) 寬、動態(tài)范圍大、靈敏度和幾何精度高、噪聲低、便于進行數(shù)字化處理和 與計算機連接等優(yōu)點，在工業(yè)測控中得到廣泛應(yīng)用。本發(fā)明特別適合厚板 在線測量，整套裝置簡單高效，長期穩(wěn)定。在光測圖像測量中運用了激光 投線技術(shù)，減少半敞開廠房自然光照度劇烈變化，提高了測量結(jié)果的可信 度。
權(quán)利要求
1. 一種鋼板板坯尺寸的測量方法，包括使用激光投線器在待測鋼板板坯上投射長度方向和寬度方向的激光線，所述長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯上形成至少兩個交點；使用攝像機獲取鋼板板坯的長度方向和寬度方向的圖像，其中長度方向使用一個以上的攝像機，參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方向的多個圖像的無縫拼接；根據(jù)所采集的圖像，利用所述圖像中的投射的激光線，確定長度方向和寬度方向的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板板坯邊緣的突變點；利用所述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度。
2. 如權(quán)利要求l所述的鋼板板坯尺寸的測量方法，其特征在于，所述 激光投線器在鋼板板坯上投射兩條長度方向的激光線和兩條寬度方向的激 光線，形成四個交點；所述兩條寬度方向的激光線用于實現(xiàn)長度方向的多個圖像的拼接。
3. 如權(quán)利要求2所述的鋼板板坯尺寸的測量方法，其特征在于， 所述攝像機觀察鋼板板坯移動壓緊與釋放到位的情況，選擇最佳的采集時刻進行圖像采集，在鋼板板坯處于靜態(tài)的時刻進行圖像采集；其中， 圖像在采集時鋼板板坯靜止不動并停留3-5秒鐘，使得多個長度方向的圖像能無縫融合；對所釆集的多個長度方向的圖像進行模式匹配計算，如多個圖像計算結(jié)果一致，就判定為采集鋼板板坯為靜態(tài)，圖像采集結(jié)果有效。
4. 如權(quán)利要求2所述的鋼板板坯尺寸的測量方法，其特征在于， 根據(jù)所釆集的圖像中的兩兩相交的四根激光線，解出四個相交的特征點，其中，還包括通過事先選定的四個圖像區(qū)域，在圖像統(tǒng)計直方圖中在 激光線象素點上有一個明顯突變的小山峰，計算均勻化消除干擾后，以灰 度值的變化最大確定激光線的位置，再確定相交的特征點；通過激光線在一定短距離內(nèi)斷開的現(xiàn)象確定激光線在鋼板板坯長度及 寬度邊界的突變點。
5. 如權(quán)利要求2所述的鋼板板坯尺寸的測量方法，其特征在于，利用 所述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度包括利用每條激光線的最大值，計算出每條激光線的參數(shù)，并得到這些激 光線的交點第一交點(P3)、第二交點(P4)、第三交點(P5)和第四 交點(P6);如果環(huán)境光線正常，則利用圖象邊緣處理技術(shù)，在鋼板板坯長度方向 兩端的端區(qū)第一端區(qū)(Al)與第二端區(qū)(A2)中計算得到鋼板板坯的邊 緣第一邊緣(Ll)與第二邊緣(L2)，以及它們與激光線的交點，即激 光線的突變點第一突變點(Pl)、第二突變點(P2)、第三突變點(P7) 和第四突變點(P8);如果環(huán)境光線不正常，無法用于辨別鋼板板坯，則 直接利用激光線的突變確定第一突變點(Pl)、第二突變點(P2)、第三 突變點(P7)和第四突變點(P8);分別計算上述各點之間的線段長度，通過平均以及求和計算后得到鋼 板板坯的長度和寬度。
6. —種鋼板板坯尺寸的測量裝置，包括數(shù)個激光投線器，在待測鋼板板坯上投射長度方向和寬度方向的激光 線，所述長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯上形成至少兩個交點；數(shù)個攝像機，獲取鋼板板坯的長度方向和寬度方向的圖像，其中長度 方向使用一個以上的攝像機，參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方向的多個圖 像的無縫拼接；圖像處理裝置，根據(jù)所采集的圖像，利用所述圖像中的投射的激光線， 確定長度方向和寬度方向的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板板坯 邊緣的突變點；并利用所述激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長 度和寬度。
7. 如權(quán)利要求6所述的鋼板板坯尺寸的測量裝置，其特征在于，所述 激光投線器包括長度激光投線器和寬度激光投線器，在鋼板板坯上投射兩條長度方向的激光線和兩條寬度方向的激光線，形成四個交點；其中兩條 寬度方向的激光線用于實現(xiàn)長度方向的多個圖像的拼接。
8. 如權(quán)利要求7所述的鋼板板坯尺寸的測量裝置，其特征在于， 所述攝像機觀察鋼板板坯移動壓緊與釋放到位的情況，選擇最佳的采集時刻進行圖像采集，在鋼板板坯處于靜態(tài)的時刻進行圖像采集；其中， 圖像在采集時鋼板板坯靜止不動并停留3 - 5秒鐘，使得多個長度方向的圖 像能無縫融合；圖像處理裝置對所釆集的多個長度方向的圖像進行模式匹配計算，如 多個圖像計算結(jié)果一致，就判定為采集鋼板板坯為靜態(tài)，圖像采集結(jié)果有 效。
9. 如權(quán)利要求7所述的鋼板板坯尺寸的測量裝置，其特征在于， 圖像處理裝置根據(jù)所釆集的圖像中的兩兩相交的四根激光線，解出四個相交的特征點，其中，還包括通過事先選定的四個圖像區(qū)域，在圖像統(tǒng) 計直方圖中在激光線象素點上有一個明顯突變的小山峰，計算均勻化消除 干擾后，以灰度值的變化最大確定激光線的位置，再確定相交的特征點； 還通過激光線在一定短距離內(nèi)斷開的現(xiàn)象確定激光線在鋼板板坯長度及寬 度邊界的突變點。
10. 如權(quán)利要求7所述的鋼板板坯尺寸的測量裝置，其特征在于，所 述圖像處理裝置首先利用每條激光線的最大值，計算出每條激光線的參數(shù)， 并得到這些激光線的交點第一交點(P3)、第二交點(P4)、第三交點(P5)和第四交點(P6);如果環(huán)境光線正常，則利用圖象邊緣處理技術(shù)， 在鋼板板坯長度方向兩端的端區(qū)第一端區(qū)(Al)與第二端區(qū)(A2)中計 算得到鋼板板坯的邊緣第一邊緣(Ll)與第二邊緣(L2),以及它們與 激光線的交點，即激光線的突變點第一突變點(P1)、第二突變點(P2)、第三突變點(P7)和第四突變點(P8);如果環(huán)境光線不正常，無法用于 辨別鋼板板坯，則直接利用激光線的突變確定第一突變點(Pl)、第二突 變點(P2)、第三突變點(P7)和第四突變點(P8);再分別計算上述各 點之間的線段長度，通過平均以及求和計算后得到鋼板板坯的長度和寬度。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種鋼板板坯尺寸的測量方法，包括使用激光投線器在待測鋼板板坯上投射長度方向和寬度方向的激光線，長度方向和寬度方向的激光線在鋼板板坯上形成至少兩個交點；使用攝像機獲取鋼板板坯的長度方向和寬度方向的圖像，其中長度方向使用一個以上的攝像機，參考所投射的激光線實現(xiàn)長度方向的多個圖像的無縫拼接；根據(jù)所采集的圖像，利用圖像中的投射的激光線，確定長度方向和寬度方向的激光線相交的特征點，以及激光線在鋼板板坯邊緣的突變點；利用激光線的特征點以及突變點確定鋼板板坯的長度和寬度。本發(fā)明還揭示了一種鋼板板坯尺寸的測量裝置，能在厚板廠強干擾環(huán)境下，高精度、穩(wěn)定地同步測量出鋼板板坯的長度與寬度。
文檔編號G01B11/02GK101221040SQ20071003638
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者勇 夏, 張永旭, 戈 戎, 方志宏, 陸敏健 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司