用于無張力約束下線材視覺檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對鋼鐵工業(yè)中管、棒、線材產(chǎn)品 在無張力約束下的表面質(zhì)量檢測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在產(chǎn)品表面質(zhì)量檢測中，基于機(jī)器視覺技術(shù)的檢測系統(tǒng)被大量應(yīng)用。管、棒、線材 產(chǎn)品的表面質(zhì)量檢測，因其外表面為圓形，在光源布置，成像方式上都與其它平面類、旋轉(zhuǎn) 類產(chǎn)品有較大差異，特別是送類產(chǎn)品的直徑規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，圓形表面對各成像器件的相 對距離發(fā)生變化，為了保證清晰成像需要對相機(jī)焦距或者成像距離進(jìn)行調(diào)整。
[0003] 國際上目前只有較少的幾家單位進(jìn)行送類產(chǎn)品的研發(fā)，如0G公司、達(dá)涅利公司 等。歐洲專利EP2341330A2 (Image capering and processing system for hot profiles of revolution)公開了一種對熱態(tài)圓柱長材表面進(jìn)行成像的方法，H組線陣CCD相機(jī)和線 性光源成120度分布。0G公司的中國專利200680032274. 2公開了一種用于探測諸如社制 /冷拉金屬桿的工件上的表面缺陷的裝置和方法"，解決了一種用于金屬扁平物無損表面缺 陷探測的相關(guān)問題。中國專利CN102549374A(A method and apparatus of a po;rt油le imaging-based measurement with self calibration)義用改變焦距的成像方式進(jìn)行對 焦。但是，相關(guān)專利均沒有考慮到被測對象規(guī)格變化及無張力約束時(shí)，保持成像系統(tǒng)分辨率 不變的調(diào)整方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于無張力約束下線材視覺檢測裝置及方法，該線材 在本文中可理解為外部為圓周面，線材橫截面的外部為圓形，該線材是廣義的，即包括了 管、棒、W及線材。該檢測裝置和方法是根據(jù)成像系統(tǒng)布置模型計(jì)算相機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)相機(jī)成 像距離自動(dòng)調(diào)整從而實(shí)現(xiàn)對焦，保證了在分辨率不變情況下檢測系統(tǒng)清晰成像。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種用于無張力約束下線材視覺檢測裝置，包括若干臺相機(jī)，相機(jī)安裝在滑動(dòng)導(dǎo) 軌上，滑動(dòng)導(dǎo)軌固定在固定板上，滑動(dòng)導(dǎo)軌沿空必導(dǎo)槽外圍周向分布，被檢測線材通過空必 導(dǎo)槽時(shí)，各相機(jī)對線材外表面進(jìn)行成像，相機(jī)與被檢測線材成像距離相等；當(dāng)線材規(guī)格變化 時(shí)，相機(jī)沿滑動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行位置調(diào)整，W保持相機(jī)與被檢測線材成像距離相等。
[0007] 所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有第二連接板，第二連接板由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)由控制器輸出 信號控制；相機(jī)通過第一連接板與角位臺連接，角位臺安裝于第二連接板上，第二連接板由 上下二塊板組成，上板與下板之間通過螺栓連接，上下二塊板之間能調(diào)整連接角度。
[0008] 所述相機(jī)沿被檢測線材橫截面的外部圓形中必為中必的圓周上均勻設(shè)置。
[0009] 所述相機(jī)為Η臺、四臺或六臺。
[0010] 一種用于無張力約束下線材視覺檢測方法，其步驟是：
[0011] 被檢測線材外部為圓周面，將若干臺相機(jī)沿被檢測線材橫截面的外部圓形中必為 中必的圓周上均勻設(shè)置，被檢測線材通過空必導(dǎo)槽時(shí)，各相機(jī)對線材外表面進(jìn)行成像；相機(jī) 設(shè)置于滑動(dòng)導(dǎo)軌上能移動(dòng)；
[0012] 當(dāng)被檢測線材直徑變動(dòng)時(shí)，通過控制器輸出信號控制電機(jī)，從而帶動(dòng)相機(jī)沿滑動(dòng) 導(dǎo)軌移動(dòng)，保持相機(jī)與被檢測線材的成像距離相等。
[0013] 本發(fā)明的檢測方法是；首先根據(jù)檢測系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)確定各成像器件的分布情 況，對于圓周面的檢測可分為Η相機(jī)，四相機(jī)、六相機(jī)等布置方案，然后根據(jù)相機(jī)布置方案 確定各相機(jī)在被測對象直徑發(fā)生變化時(shí)需要調(diào)整的位置，通過控制器輸出信號控制電機(jī)， 從而帶動(dòng)相機(jī)沿滑動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)，W保證各成像器件的成像距離保持不變，從而保證成像分 辨率一致，有效實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格產(chǎn)品的表面視覺檢測。
[0014] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，針對管、棒、線材產(chǎn)品在無張力約束條件下進(jìn)行表面檢測 時(shí)，依據(jù)檢測系統(tǒng)方案確定各成像器件在檢測不同規(guī)格（直徑）產(chǎn)品時(shí)的檢測位置，在被檢 測對象表面清晰成像的同時(shí)保證成像分辨率一致，實(shí)現(xiàn)被測對象表面質(zhì)量檢測。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的Η相機(jī)成像坐標(biāo)示意圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明的Η相機(jī)布置方式示意圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明的四相機(jī)成像坐標(biāo)（下面二個(gè)相機(jī)）示意圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明的四相機(jī)布置方式示意圖；
[0019] 圖5為本發(fā)明的六相機(jī)成像坐標(biāo)（下面二個(gè)相機(jī)）示意圖；
[0020] 圖6為本發(fā)明的六相機(jī)布置方式示意圖；
[0021] 圖7為本發(fā)明的六相機(jī)對應(yīng)不同規(guī)格線材的位置調(diào)整軌跡示意圖；
[0022] 圖8為本發(fā)明的六相機(jī)中第一相機(jī)位置調(diào)整軌跡示意圖；
[0023] 圖9為本發(fā)明的六相機(jī)中第二相機(jī)位置調(diào)整軌跡示意圖；
[0024] 圖10為本發(fā)明的六相機(jī)中第Η相機(jī)位置調(diào)整軌跡示意圖；
[00巧]圖11為本發(fā)明的六相機(jī)中第四相機(jī)位置調(diào)整軌跡示意圖；
[0026] 圖12為本發(fā)明的六相機(jī)中第五相機(jī)位置調(diào)整軌跡示意圖；
[0027] 圖13為本發(fā)明的六相機(jī)中第六相機(jī)位置調(diào)整軌跡示意圖；
[0028] 圖14為本發(fā)明的相機(jī)安裝于滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中；1相機(jī)，2導(dǎo)槽，3滑動(dòng)導(dǎo)軌，4固定板，5被檢測線材，6第一連接板，7角位臺， 8電機(jī)，9第二連接板。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0031] 參見圖6和圖14,一種用于無張力約束下線材視覺檢測裝置，包括若干臺相機(jī)1， 相機(jī)1安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌3上，滑動(dòng)導(dǎo)軌3固定在固定板4上，滑動(dòng)導(dǎo)軌3沿空必導(dǎo)槽2外圍 周向分布，被檢測線材5通過空必導(dǎo)槽2時(shí)，各相機(jī)1對線材5外表面進(jìn)行成像，所述相機(jī) 1沿被檢測線材5橫截面的外部圓形中必為中必的圓周上均勻設(shè)置，相機(jī)1與被檢測線材5 成像距離相等；當(dāng)線材5規(guī)格變化時(shí)，相機(jī)1沿滑動(dòng)導(dǎo)軌3進(jìn)行位置調(diào)整，W保持相機(jī)與被 檢測線材成像距離相等。
[0032] 所述空必導(dǎo)槽2可W送樣制作，將一根相同直徑的管子截成二段后分開一段距離 放置，并且保證兩段管子的中必線在同一直線上，被檢測線材5通過空必導(dǎo)槽2 (即兩段管 子）時(shí)，露出了一段被檢測線材5,送樣相機(jī)能對被檢測線材的圓周面進(jìn)行成像。
[0033] 所述滑動(dòng)導(dǎo)軌3上設(shè)置有第二連接板9,第二連接板9由電機(jī)8驅(qū)動(dòng)，電機(jī)8由控 制器（圖中未示出）輸出信號控制；相機(jī)1通過第一連接板6與角位臺7連接，角位臺7安 裝于第二連接板9上，第二連接板9由上下二塊板組成，上板與下板之間通過螺栓連接，上 下二塊板之間能調(diào)整連接角度，W滿足不同位置時(shí)相機(jī)與滑動(dòng)導(dǎo)軌之間的角度連接關(guān)系。
[0034] 所述相機(jī)為Η臺、四臺或六臺。
[0035] 一種用于無張力約束下線材視覺檢測方法，是基于上述的用于無張力約束下線材 視覺檢測裝置。被檢測線材5外部為圓周面，將若干臺相機(jī)1沿被檢測線材5橫截面的外 部圓形中必為中必的圓周上均勻設(shè)置，若干臺相機(jī)1可W在一個(gè)平面內(nèi)，該平面與被檢測 線材5橫截面的外部圓形中必組成的中必線相垂直，若干臺相機(jī)1也可W不在一個(gè)平面內(nèi)； 被檢測線材5通過空必導(dǎo)槽2時(shí)，各相機(jī)1對線材5外表面進(jìn)行成像，成像時(shí)保持相機(jī)1與 被檢測線材5的成像距離相等；相機(jī)1設(shè)置于滑動(dòng)導(dǎo)軌3上能移動(dòng)。當(dāng)被檢測線材5直徑 變動(dòng)時(shí)，通過控制器輸出信號控制電機(jī)8,從而帶動(dòng)相機(jī)1沿滑動(dòng)導(dǎo)軌3移動(dòng)，W保持相機(jī)1 與被檢測線材5的