一种宽厚板板形检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于板形检测技术领域，具体涉及一种宽厚板板形检测装置及方法，包括辊道、龙门架、检测设备固定横梁，所述辊道架设在龙门架的下方，所述龙门架的顶部固定有检测设备固定横梁，检测设备固定横梁的一侧设有工业相机组单元，工业相机组单元包括至少两个工业相机，工业相机之间设置有板材测速单元，检测设备固定横梁的另一侧设有振动辅助测量单元，振动辅助测量单元之间设置有多线激光器，工业相机组单元、板材测速单元、振动辅助测量单元均通过线缆拖链连接在工控机系统上，工控机系统通过通信线缆连接在矫直机控制柜上。本发明专利技术可以实现板材矫正过程中的板形检测，提高生产线自动化、智能化水平，提升板形矫正成型的效率。

A measuring device and method of wide and thick plate shape

【技术实现步骤摘要】
一种宽厚板板形检测装置及方法
本专利技术属于板形检测
，具体涉及一种宽厚板板形检测装置及方法。
技术介绍
随着宽厚板在工业领域的应用越来越广，对于大口径石油天然气输送管道、大型桥梁、大型海洋工程、造船业、大型水利电力工程用钢对板形平整度的要求越来越严格，所以在钢板生产后一般要进行矫直或压平处理，传统的矫直机、压平机在检测板形和矫平、压平过程常以人工判定平整度，且在调整矫直和压平参数时也多依靠工人经验，需要多次重复操作，才能完成平整处理工作，判定误差较大，工作效率低，生产成本较高。
技术实现思路
针对上述宽厚板平整度矫正方法成本高、效率低、误差大的技术问题，本专利技术提供了一种自动化程度高、效率高、误差小的宽厚板板形检测装置及方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种宽厚板板形检测装置，包括辊道、龙门架、检测设备固定横梁，所述辊道架设在龙门架的下方，所述龙门架的顶部固定有检测设备固定横梁，所述检测设备固定横梁的一侧设有工业相机组单元，所述工业相机组单元包括至少两个工业相机，所述工业相机之间设置有板材测速单元，所述检测设备固定横梁的另一侧设有振动辅助测量单元，所述振动辅助测量单元包括至少两个点测距仪器，所述点测距仪器之间设置有多线激光器，所述工业相机组单元、板材测速单元、振动辅助测量单元均通过线缆拖链连接在工控机系统上，所述工控机系统通过通信线缆连接在矫直机控制柜上。所述工业相机、板材测速单元、点测距仪器、多线激光器上均套设有防尘隔热罩。一种宽厚板板形检测方法，包括下列步骤：S1、对工业相机组单元进行标定，依据对象特征将多个工业相机采集的图像拼接成一幅图像；S2、拼接图像可以认为是一个高像素相机采集得到的图像，对该高像素相机与线激光组成的结构光测量系统进行标定；S3、标定完成后启动板材测速单元，检测板材及其运动速度；S4、当检测到板材运动时，启动多线激光器和工业相机组单元及振动辅助测量单元；S5、根据板材运行速度，确定工业相机的采集频率，进行图像采集，将同一时刻采集的图像进行拼接，完成板材的一帧图像采集；S6、分析该帧图像中多线激光器的各条激光线；S7、根据振动辅助测量单元测到了快变量数值，计算中间激光线每一点的振动幅值，根据振动幅值对中间激光线测得点云数据进行补偿；S8、多线激光器的每条激光线均对板材同一位置测量一遍，故对板材的每一点均取距离相机的最大距离的值，将多条激光线测得数据汇总重新生成一张点云数据表；S9、构建钢板三维点云模型，将重建后的三维数据送至矫直机的控制系统，为板形矫正提供矫正策略。所述S1中图像拼接的方法为：采集标准图像，预处理采集到的标准图像，提取标准图像中的关键特征，根据关键特征对图像进行缩放，使相机坐标参数一致，根据关键特征对图像进行上下平移，根据精度要求多次测量完成水平对齐，水平对齐后计算保留两相机相同特征部分，取相同特征部分的中线作为竖直拼接线，根据精度要求多次重复测量竖直拼接线，确定竖直拼接线位置，完成前两个相机的图像拼接，同理依次对后续相邻相机进行图像拼接，生成最终的拼接图像。所述S2中标定的步骤为：完成相机内、外参数标定，完成结构光光平面参数标定。所述S6中分析图像中的各条激光线的方法为：对拼接后图像进行预处理操作，突出各条激光线，求取图像直方图，确定二值化阈值，细化二值图像，依据细化后二值像素点位置及标定参数计算各点的点云数据，每条激光线得到的点云数据均存入对应的计算空间。所述S7中计算中间激光线每一点的振动幅值的方法为：振动辅助测量单元采用六个点测距仪器将多线激光器中间激光线的有效视场分开，六个点中间5段均分，长度设为L，在1点和6点两侧各留L1，所述L1<0.2L，时刻监测这六个点的距离信息，设这六个点各测得振动幅度分别为σ1、σ2、σ3、σ4、σ5、σ6，当有两个或两个以上相邻点测到的距离产生突变，有快变量信号出现时，则认为钢板有振动产生，计算相邻点两点之间的直线方程，根据直线方程估算两点之间的所有点的振动幅度。所述根据直线方程估算两点之间的所有点的振动幅度的方法为：取两点σn、σm，所述n∈{n|1≤n≤5,n∈Z}，所述m＝n+1，以σn对应的横坐标为(n-1)L，则σn、σm对应的坐标分别为((n-1)L,σn)、(nL,σm)，从σn对应点到σm对应点的任意点坐标(x,y)用y＝σm+(x-nL)(σm-σn)/L来计算，其中x∈((n-1)L,nL)；当n＝1时，x∈(0,L)，靠近1点边缘处的L1小距离，采用n＝1时式子计算，此时x∈(-L1,0)；当n＝5时，x∈(4L,5L)，靠近6点边缘处的L1小距离，用n＝5时式子计算，此时x∈(5L,5L+L1)，其余各段均采用y＝σm+(x-nL)(σm-σn)/L式子计算，完成对整条激光线的振动幅度预估计算。本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：1、本专利技术可以实现移动板材的板形在线检测，构建出板形表面的三维尺寸信息，并将板形检测数据传送至矫直机控制系统，从而实现板材矫正过程中的闭环控制，提高生产线自动化、智能化水平，提升板形矫正成型的效率。2、本专利技术通过多线线激光和多相机配合完成了宽厚板板形检测，减弱了振动对板形三维重建带来的误差，装置简单，安装方便，为板材精整线的自动化、智能化的实现奠定了基础。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术检测设备固定横梁的结构示意图；图3为本专利技术检测设备固定横梁的另一结构示意图；其中：1为辊道，2为龙门架，3为检测设备固定横梁，4为工业相机组单元，5为板材测速单元，6为振动辅助测量单元，7为多线激光器，8为线缆拖链，9为工控机系统，10为矫直机控制柜。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。一种宽厚板板形检测装置，如图1、图2、图3所示，包括辊道1、龙门架2、检测设备固定横梁3，辊道1架设在龙门架2的下方，用于板材的移动，龙门架2的顶部固定有检测设备固定横梁3，检测设备固定横梁3的一侧设有工业相机组单元4，工业相机组单元4包括至少两个工业相机，工业相机之间设置有板材测速单元5，检测设备固定横梁3的另一侧设有振动辅助测量单元6，振动辅助测量单元6包括至少两个点测距仪器，点测距仪器之间设置有多线激光器7，工业相机组单元4、板材测速单元5、振动辅助测量单元6均通过线缆拖链8连接在工控机系统9上，工控机系统9通过通信线缆连接在矫直机控制柜10上。进一步，优选的，工业相机、板材测速单元5、点测距仪器、多线激光器7上均套设有防尘隔热罩，可以防止板材矫正过程中热辐射的危害。一种宽厚板板形检测方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽厚板板形检测装置，其特征在于：包括辊道(1)、龙门架(2)、检测设备固定横梁(3)，所述辊道(1)架设在龙门架(2)的下方，所述龙门架(2)的顶部固定有检测设备固定横梁(3)，所述检测设备固定横梁(3)的一侧设有工业相机组单元(4)，所述工业相机组单元(4)包括至少两个工业相机，所述工业相机之间设置有板材测速单元(5)，所述检测设备固定横梁(3)的另一侧设有振动辅助测量单元(6)，所述振动辅助测量单元(6)包括至少两个点测距仪器，所述点测距仪器之间设置有多线激光器(7)，所述工业相机组单元(4)、板材测速单元(5)、振动辅助测量单元(6)均通过线缆拖链(8)连接在工控机系统(9)上，所述工控机系统(9)通过通信线缆连接在矫直机控制柜(10)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽厚板板形检测装置，其特征在于：包括辊道(1)、龙门架(2)、检测设备固定横梁(3)，所述辊道(1)架设在龙门架(2)的下方，所述龙门架(2)的顶部固定有检测设备固定横梁(3)，所述检测设备固定横梁(3)的一侧设有工业相机组单元(4)，所述工业相机组单元(4)包括至少两个工业相机，所述工业相机之间设置有板材测速单元(5)，所述检测设备固定横梁(3)的另一侧设有振动辅助测量单元(6)，所述振动辅助测量单元(6)包括至少两个点测距仪器，所述点测距仪器之间设置有多线激光器(7)，所述工业相机组单元(4)、板材测速单元(5)、振动辅助测量单元(6)均通过线缆拖链(8)连接在工控机系统(9)上，所述工控机系统(9)通过通信线缆连接在矫直机控制柜(10)上。


2.根据权利要求1所述的一种宽厚板板形检测装置，其特征在于：所述工业相机、板材测速单元(5)、点测距仪器、多线激光器(7)上均套设有防尘隔热罩。


3.一种宽厚板板形检测方法，其特征在于：包括下列步骤：
S1、对工业相机组单元进行标定，依据对象特征将多个工业相机采集的图像拼接成一幅图像；
S2、拼接图像可以认为是一个高像素相机采集得到的图像，对该高像素相机与线激光组成的结构光测量系统进行标定；
S3、标定完成后启动板材测速单元，检测板材及其运动速度；
S4、当检测到板材运动时，启动多线激光器和工业相机组单元及振动辅助测量单元；
S5、根据板材运行速度，确定工业相机的采集频率，进行图像采集，将同一时刻采集的图像进行拼接，完成板材的一帧图像采集；
S6、分析该帧图像中多线激光器的各条激光线；
S7、根据振动辅助测量单元测到了快变量数值，计算中间激光线每一点的振动幅值，根据振动幅值对中间激光线测得点云数据进行补偿；
S8、多线激光器的每条激光线均对板材同一位置测量一遍，故对板材的每一点均取距离相机的最大距离的值，将多条激光线测得数据汇总重新生成一张点云数据表；
S9、构建钢板点云模型，完成板形的三维重建，计算相关的挠度信息，并将挠度信息送至矫直机的控制系统，为板形矫正提供矫正策略。


4.根据权利要求3所述的一种宽厚板板形检测方法，其特征在于：所述S1中图像拼接的方法为：采集标准图像，预处理采集到的标准图像，提取标准图像中的关键特征，根据关键特征对图像进行缩放，使相机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子良，马立峰，黄庆学，王涛，静大海，王荣军，江连运，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14