一種新的激光輔助鋼板寬度測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1 引言
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)構(gòu)光以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于高精度測(cè)量中。點(diǎn)結(jié)構(gòu)光多用于基于三角測(cè)量原理的測(cè)量系統(tǒng)中，多線結(jié)構(gòu)光和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)光則多用于三維建模和人工智能。隨著檢測(cè)及傳感器、電子信息、計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)的發(fā)展，鋼板測(cè)寬儀經(jīng)歷了光機(jī)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(cè)寬儀的發(fā)展。從方法上，大致有機(jī)械接觸式測(cè)寬法、電視測(cè)量法、線陣CCD測(cè)寬、激光測(cè)寬等，但存在精度不高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，甚至有的還有一定的輻射。這里提出一種簡(jiǎn)單易行的方案來實(shí)現(xiàn)基于面陣CCD和激光輔助的測(cè)寬系統(tǒng)。

2 測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有相機(jī)標(biāo)定、圖像采集、中值濾波、閾值變換、提取激光斷點(diǎn)、計(jì)算鋼板寬度等步驟，如圖1所示。

攝像機(jī)標(biāo)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(jī)拍照，經(jīng)千兆網(wǎng)卡輸入計(jì)算機(jī)，圖像處理后獲得激光斷點(diǎn)的兩個(gè)圖像坐標(biāo)。由標(biāo)定得到的數(shù)學(xué)模型獲得激光斷點(diǎn)的空間坐標(biāo)。根據(jù)勾股定理求得該兩點(diǎn)之間線段的長(zhǎng)度，現(xiàn)場(chǎng)有凹槽同定鋼板，可不考慮鋼板傾斜，該線段的長(zhǎng)度即為鋼板的寬度。圖2為測(cè)寬系統(tǒng)原理圖。

2．1 攝像機(jī)標(biāo)定
攝像機(jī)標(biāo)定是指由世界坐標(biāo)系中標(biāo)定點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)圖像像素坐標(biāo)導(dǎo)出攝像機(jī)矩陣，并估計(jì)攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。由于無論鋼板厚度如何變化，鋼板始終和激光面有條交線，即鋼板寬度方向。與z軸方向無關(guān)，因此使用平面標(biāo)定，如圖3所示。將標(biāo)定板(圖4)放在激光面上，以垂直于標(biāo)定板的方向?yàn)閦軸，以平行和垂直于鋼板寬度的方向在標(biāo)定板上建立平面直角坐標(biāo)系。選取圓的中心為標(biāo)定點(diǎn)，兩個(gè)相鄰圓心之間的距離是16 mm，根據(jù)選取的坐標(biāo)系，這些標(biāo)定點(diǎn)在激光面上的位置是已知的，通過獲取其對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)確定攝像機(jī)的12個(gè)內(nèi)外參數(shù)，從而完成標(biāo)定工作。