[发明专利]用于带材表面检测的线扫描相机折返成像标定系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉成像和检测领域，更具体地说，涉及一种用于带材表面质量检测的线扫描相机折返成像标定系统及方法。

背景技术

基于线扫描相机成像越来越广泛的应用于高精度、连续带材在线质量检测应用中。该技术方案对比与面扫描相机成像，具有速度高、成像敏感度高、容易获得高分辨率、畸变小等优点。

由于高分辨率相机的应用，单个相机的覆盖的成像视野也得到扩展，如单个8K线扫描相机覆盖4米宽度的成像视野的方案设计，能够获得0.5mm/像素的分辨率，该分辨率设计可以满足很多连续带材表面质量检测需要。成像时采用相对长焦镜头能够获得更好畸变误差，但同时带来成像距离非常大的问题，机架的设计和安装都非常困难，尤其是在安装空间受限的场合。设计多个平面镜折返成像能够在不影响成像效果的同时，有效减小安装空间，提高系统设计的实用性。光路折返对反射面的角度要求非常敏感，需要对反射面的角度和相机的位姿进行精细调整。

专利201210094584.4(动态成像线扫描相机标定方法)提出一种动态成像线扫描相机标定方法，将线扫描相机标定辅助装置放置在线扫描相机待成像位置；相机在预设的曝光时间和采集速度参数条件下成像；调整滚筒的旋转速度与图像采集速度匹配，得到所设置的成像分辨率；线扫描相机将滚筒圆周上的图案拍摄成连续的直观图像；逐渐调节相机镜头，观测线扫描相机的成像对比度和清晰度，直至采集到清晰的图像为止。该专利，提出一套标定流程设计，目的在于模拟在线模拟线扫描相机正常工作时的状态，该成像光路中相机与光源通过一次反射完成。

专利200710047426.2(一种用于多台线扫描摄像机标定的方法)提出一种用于多台线扫描摄像机标定的方法，借助辅助标定板，指导线扫描相机的空间位置调整。可以在较短的时间内方便、快捷地调试好线扫描摄像机，使其协调工作。该成像光路中相机与光源通过一次反射完成，通过变换标定物的亮度特征及调整相机位置，实现对相机空间位姿的调整和固定。

发明内容

针对现有技术中成像光路中存在多次反射时，摄像机标定非常困难的问题，本发明提供一种用于带材表面检测的线扫描相机折返成像标定系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于带材表面检测的线扫描相机折返成像标定系统，包括相机、激光器、第一反射面、第二反射面、带材、成像光源、辅助标定板。相机和激光器设置于同一位置，第二反射面和带材与激光器位于同一侧，第一反射面设置于第二反射面的相对侧，且第一反射面、第二反射面和带材互相平行，辅助标定板垂直于第一反射面设置，并垂直于带材宽度方向。精确标定后，成像光源应置于激光器的发射光经过第一反射面、第二反射面和带材反射后的光路上。

根据本发明的一实施例，激光器在一个角度上具备一定的发散角，在角度的垂直方向上不发散，在平面上的照明区域为一条直线。

根据本发明的一实施例，激光器的光线发射方向与相机镜头的光轴平行，且与相机镜头光轴相对第一反射面在同一纵向位置上。

根据本发明的一实施例，辅助标定板的法线与激光器在第一反射面的照明线平行，即辅助标定板垂直于激光器在第一反射面形成的亮线。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种用于带材表面检测的线扫描相机折返成像标定方法，包括：布置相机、激光器、第一反射面、第二反射面、带材，使得相机和激光器设置 于同一位置，第二反射面和带材与激光器位于同一侧，第一反射面设置于第二反射面的相对侧，且第一反射面、第二反射面和带材互相平行；设置辅助标定板，使得辅助标定板垂直于第一反射面，并垂直于带材宽度方向，激光线经过第一反射面到第二反射面的光线反射关系会显现在辅助标定板上；观察激光器光路的折返轨迹；调整相机及辅助标定板的角度，直到激光照射到带材；设置并打开成像光源；测试成像效果。

根据本发明的一实施例，调整相机及第一反射面角度的步骤包括：激光照射到第一反射面上时，调整相机及激光器绕光轴的旋转自由度，使激光器的激光发散方向与第一反射面长度方向平行。

根据本发明的一实施例，参照辅助标定板上的光线角度和入射点，调整相机相对第一反射面俯仰的角度、第一反射面的角度，使激光器的发射光线进入第二反射面，使光线入射点最终与成像光源对被成像物体的入射点重合。

在上述技术方案中，本发明的用于带材表面质量检测的线扫描相机折返成像标定系统及方法能够实现光路折返的反射面调整和相机位姿调整，能够有效指导和完成复杂折返光路的标定过程，大大提高线扫描相机折返成像系统标定的效率和精度。