[发明专利]物体厚度变化的线扫描相机成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器视觉检测和测量领域，尤其涉及一种物体厚度变化的线扫描相机成像方法。

背景技术

基于CCD成像的机器视觉检测和测量技术以图像为检测媒介，具有检测速度快、精度高、检测标准一致性好等优点，广泛地应用于社会化大生产过程中。其中，基于线扫描相机的带材表面质量在线检测技术，保存表面缺陷的直观图像结果，能够生成文本化和定量化的质量报告，已成为了质量控制的重要辅助手段。

在带钢生产行业，机器视觉表面质量检测系统同样得到了广泛的应用，充分体现了该技术适应高速检测、检测性能稳定、可靠地优点，能够代替操作者工作在恶劣环境下。在带钢厚板表面检测过程中，板材的厚度变化很大（50-450mm），该变化远远超过了相机成像的景深，表面有效成像需要成像部件（光源1、相机2）整体位置变化，以适应厚板带钢高度的变化，如附图1所示。成像部件的移动要确保检测光路不变，则需要整体移动成像的光源1和相机2，应用过程中频繁和微量的移动使系统设计变得复杂，设备磨损也会降低系统的成像精度。

经专利文献检索，涉及线扫描相机成像及相机标定的专利较多，但是具体到成像距离变化调整成像的专利很少。中国专利200710046375.1公开了一种带钢随动成像视觉检测方法，该方法是一种在带钢卷曲位随巻径增大过程中同步调整光源和相机成像的方法，该方法需要同时移动相机和光源，并且需要监控带卷的直径变化，该方法结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物体厚度变化的线扫描相机成像方法，该方法在有限调整成像部件的条件下，实现对可变高度物体的图像采集过程，经过成像部件的调整，可以不改变成像光路和成像分辨率有效成像。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种物体厚度变化的线扫描相机成像方法，将相机和光源以设定的角度构成检测系统成像光路，在被成像物体光线的反射光路上配置平面镜组，光线从光源发出，经过成像表面反射后，再经平面镜组后进入相机成像；所述平面镜组包括第一平面镜和第二平面镜，第一平面镜和第二平面镜反射面相对且平行，第一平面镜和第二平面镜分别以过宽度中点的长度方向旋转轴转动，并且第一平面镜和第二平面镜之间的距离能调节；

当被成像物体表面高度变化时，通过调整平面镜组之间的距离和角度，维持原成像光源和相机位置不变的情况，仍然可以有效成像。

所述检测系统成像光路中，设：光源入射角为β，光线经物体反射角为α，当被拍摄物体厚度变化H′时，会导致相机成像光程变化2l′，位置发生偏移d′根据给定的检测光路入射角和反射角，其计算式为：

（1）

式中：l′--相机成像光程变化；

d′--位置发生偏移；

β--光源入射角；

α--光线反射角；

H′--被拍摄物体厚度变化；

为确保成像效果和参数不变，需调整反射镜组来补偿成像位置的高度变化和横向偏移量；设第二平面镜更接近相机，第二平面镜宽度中心O点位置固定，调整过O点的长度方向的轴线旋转，其旋转角度为θ，定义旋转角度θ为镜面与水平方向的夹角；第一平面镜的位置通过其宽度中点O′确定，具体通过相对O点高度H和横向偏移D来定位，第一平面镜旋转角度也为θ；

（2）

其中： （3）

式中：l′--相机成像光程变化；

d′--位置发生偏移；

α--光线反射角；

θ—第一、第二平面镜镜面与水平方向的夹角；

H–-第一平面镜宽度中点O′与第二平面镜宽度中点O垂直高度；

D --第一平面镜宽度中点O′与第二平面镜宽度中点O横向距离；

其中：l′、d′由公式（1）得到，光线反射角α为已知，从而可通过公式（2）和（3）计算得到H、θ和D。

所述第二平面镜旋转角度θ值：90°－α>θ>-（90°+α）。

所述第一平面镜和第二平面镜为长条状。