[实用新型]一种方形钢坯三维尺寸的在线机器视觉测量装置

说明书

本实用新型提供一种方形钢坯三维尺寸的在线机器视觉测量装置，涉及钢坯尺寸测量技术领域。该装置包括控制机、视觉传感模块、钢坯定位模块、供电模块、网络交换机组、远程服务器，其中钢坯定位模块包括若干对射型光电开关和信号采集装置，视觉传感模块包括三台线结构光投射器和三台相机。本实用新型利用光电开关确定运动中的钢坯后端在测量场中的位置，应用机器视觉中的单目结构光立体视觉原理，利用一组线结构光和相机确定钢坯前端在测量场中的位置，从而获得钢坯的长度；利用另外两台线结构光投射器向钢坯横截面投射门形光斑，通过两台相机测量钢坯横截面的尺寸，可实现对运动中的方形钢坯的三维尺寸进行在线非接触测量。

技术领域

本实用新型涉及钢坯尺寸测量技术领域，尤其涉及一种方形钢坯三维尺寸的在线机器视觉测量装置。

背景技术

出于生产管理和计量核验的需要，方形钢坯生产企业需要在钢坯生产加工过程中对钢坯的三维尺寸进行测量。现有的钢坯尺寸自动测量技术，主要分三类：第一类是采用编码器的方法，一般是通过为钢坯运动驱动机构配置编码器确定钢坯的位移，获取钢坯的长度，此类方法一般用于钢坯长度测量，本质上是一种接触测量法，在现场条件比较恶劣的情况下，长期使用容易导致测量设备失效；第二类是利用激光测距法，一般是利用两台已知间距的对向安装的激光测距仪，分别测量它们到钢坯侧面或端面的距离，计算钢坯的宽度或长度，由于一般的激光测距装置对于运动目标测距精度不够高，而精度高的仪器成本又非常高，因此这类方法不易推广；第三类是采用机器视觉的方法，该类方法具有非接触测量的优点，又分成以下几种主要技术：第一种是采用线阵相机的方法，依靠钢坯的一维轮廓测量钢坯长度，线阵相机的一维分辨率高，在保证精度的条件下可在一定程度上扩大视场，但受相机和钢坯相对位置的影响，立体的钢坯成像后其投影轮廓不一定反映钢坯真实的长度，使测量产生误差；第二种是标尺对照法，通过相机判读与钢坯两端对应的标尺读数来测量钢坯的长度，该方法需要通过图像处理技术识别钢坯的首尾位置，以及对标尺刻度进行识别，若识别错误都将导致测量错误；第三种是结构光法，现有的技术方案一般是通过三组或四组相机和结构光投射器，恢复钢坯的轮廓信息，实现钢坯截面的尺寸测量，这类方法具有通用性，但对于方形钢坯的截面尺寸测量问题，现有技术方案没有利用钢坯本身具有的几何特性，导致使用的设备过多，另外，考虑到一般结构光投射器的发射扇形角都较小、发射功率也不大、相机视场有限等因素，结构光法的测量场都不大，一般不适合钢坯的长度测量。

综上所述，现有的方形钢坯三维尺寸测量装置的技术方案都存在一定的局限性，有必要针对此问题研究更可靠的装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种方形钢坯三维尺寸的在线机器视觉测量装置

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种方形钢坯三维尺寸的在线机器视觉测量装置，包括控制机、钢坯定位模块、视觉传感模块、供电模块、网络交换机组、远程服务器；

所述控制机与所述网络交换机组通过网络线连接，所述远程服务器也与所述网络交换机组连接；

所述钢坯定位模块包括n+1组对射型红外光电开关和1套信号采集装置，其中n≥2；每组光电开关均包括相对射的红外发射单元和红外接收单元，两单元分别安装在钢坯传送辊道的两侧；

所述信号采集装置包括核心芯片电路、电平转换电路、光电隔离电路和稳压电路；所述稳压电路的输入端连接供电模块的输出端，稳压电路的输出端连接核心芯片电路、电平转换电路和光电隔离电路；所述光电隔离电路包括n+1个光电耦合器件，跨接在n+1组对射型红外光电开关输出端与核心芯片电路之间；所述核心芯片电路的输出端通过电平转换电路连接控制机；

所述视觉传感模块包括三组单目结构光立体视觉子系统，所述三组单目结构光立体视觉子系统均包括一台线结构光投射器和一台相对应的面阵相机；所述面阵相机与对应的线结构光投射器分别安装在钢坯传送辊道的两侧，且相对于钢坯传送辊道的位置固定；所述面阵相机的输出端通过网络线连接控制机；