一種新的激光輔助鋼板寬度測量系統的實(shí)現

1 引言
在工業(yè)現場(chǎng)，結構光以其獨特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛運用于高精度測量中。點(diǎn)結構光多用于基于三角測量原理的測量系統中，多線(xiàn)結構光和網(wǎng)格結構光則多用于三維建模和人工智能。隨著(zhù)檢測及傳感器、電子信息、計算機、通訊等技術(shù)的發(fā)展，鋼板測寬儀經(jīng)歷了光機掃描式、主動(dòng)式CCD光電、被動(dòng)式CCD光電到激光輔助CCD光電幾種測寬儀的發(fā)展。從方法上，大致有機械接觸式測寬法、電視測量法、線(xiàn)陣CCD測寬、激光測寬等，但存在精度不高、勞動(dòng)強度大、技術(shù)實(shí)現復雜，甚至有的還有一定的輻射。這里提出一種簡(jiǎn)單易行的方案來(lái)實(shí)現基于面陣CCD和激光輔助的測寬系統。

2 測量系統實(shí)現
系統實(shí)現有相機標定、圖像采集、中值濾波、閾值變換、提取激光斷點(diǎn)、計算鋼板寬度等步驟，如圖1所示。

攝像機標定和圖像處理，具體如下：首先激光器照射到鋼板上，由千兆網(wǎng)相機拍照，經(jīng)千兆網(wǎng)卡輸入計算機，圖像處理后獲得激光斷點(diǎn)的兩個(gè)圖像坐標。由標定得到的數學(xué)模型獲得激光斷點(diǎn)的空間坐標。根據勾股定理求得該兩點(diǎn)之間線(xiàn)段的長(cháng)度，現場(chǎng)有凹槽同定鋼板，可不考慮鋼板傾斜，該線(xiàn)段的長(cháng)度即為鋼板的寬度。圖2為測寬系統原理圖。

2．1 攝像機標定
攝像機標定是指由世界坐標系中標定點(diǎn)以及對應圖像像素坐標導出攝像機矩陣，并估計攝像機的內部參數。由于無(wú)論鋼板厚度如何變化，鋼板始終和激光面有條交線(xiàn)，即鋼板寬度方向。與z軸方向無(wú)關(guān)，因此使用平面標定，如圖3所示。將標定板(圖4)放在激光面上，以垂直于標定板的方向為z軸，以平行和垂直于鋼板寬度的方向在標定板上建立平面直角坐標系。選取圓的中心為標定點(diǎn)，兩個(gè)相鄰圓心之間的距離是16 mm，根據選取的坐標系，這些標定點(diǎn)在激光面上的位置是已知的，通過(guò)獲取其對應的圖像坐標確定攝像機的12個(gè)內外參數，從而完成標定工作。