[发明专利]一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置，其特征在于，包括主体(1)、安装于主体(1)上端的控制器(2)及安装于主体(1)下端的手持部(5)，所述主体(1)包括激光发射器(3)和相机(4)，其中，所述激光发射器(3)可转动地设置于相机(4)的上方，所述激光发射器(3)和相机(4)均与控制器(2)连接，在主体(1)前侧设置有分别对应于激光发射器(3)和相机(4)的透光装置(8)，所述手持部(5)内部设置有电池仓(6)，所述手持部(6)前侧设置有按钮(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置，其特征在于，所述控制器(2)为平板电脑，所述控制器(2)中设有图像处理系统，通过平板电脑的屏幕进行数据显示。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的研磨子磨耗测量装置，其特征在于，所述激光发射器(3)选型标准为：波长650nm、功率100mw、供电电压5v，激光器直径为12mm，长度小于40mm，线宽小于0.5mm，且激光线分布均匀、无杂光，扇角为45°，激光器工作距离为150mm±50mm。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置，其特征在于，所述相机(4)为CMOS相机，该相机(4)尺寸为1/2英寸，设有USB接口，相机焦距为6mm，视野范围为60×80mm，相机帧速为200IPS/s。

5.一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量方法，其特征在于，应用如权利要求1-4任一项所述的研磨子磨耗测量装置，具体的工作方法如下：

第一步：按下按钮(7)启动激光发射器(3)，激光发射器(3)发射的可见激光通过发射窗口透光装置(8)投射到被检测研磨子磨耗面上，磨耗面反射后，经过接收窗口透光装置(9)进入仪器主体(1)内，通过相机(4)识别出研磨子轮廓信息相关的激光条纹带图像；

第二步：将获取的激光条纹带图像传送至图像处理系统，首先采用重心法进行激光条纹中心提取，其公式如下：

其中v为提取的激光条纹中心坐标，v_i为像素点的图像y方向坐标，g_i为像素点的灰度值；

然后基于Hough算法提取最长的直线，即投影线；

第三步：基于Hough变换提取斜率最大的直线，然后提取该直线右侧端点，即为踏面最外缘特征点(11)；

第四步：根据曲率计算公式k＝△x/△y判断激光线曲率变化最大的两个点，该两个点中左侧的点为磨耗线特征点(12)；

第五步：采用点到直线上投影公式，计算出踏面最外缘特征点(11)和磨耗线特征点(12)在投影线上的投影坐标；

其中，点到直线上投影公式如下：首先假设已知直线上两点P₁、P₂、以及直线外一点P₃，令投影点为P₀；

因为P₀、P₁、P₂都在同一条直线上，所以可得k*(P₂-P₁)＝P₀-P₁，k＝|P₀-P₁|/|P₂-P₁|，只要求出比例因子k，便可求出P₀的值；

令v₁＝P₃-P₁，v₂＝P₂-P₁，v₁与v₂进行点乘得：v₁*v₂＝cos(seta)|P₃-P₁||P₂-P₁|＝|P₀-P₁|*|P₂-P₁|，于是k＝|P₀-P₁|/|P₂-P₁|＝((v₁*v₂)/|P₂-P₁|)/|P₂-P₁|＝(P₃-P₁)*(P₂-P₁)/(|P₂-P₁|*|P₂-P₁|)；

第六步：采用两点距离公式计算踏面最外缘特征点(11)和磨耗线特征点(12)在投影线上的距离，该距离值即为研磨子实际厚度值，将其与原始厚度做比较，可计算得出研磨子磨耗。

6.根据权利要求5所述的一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量方法，其特征在于，在所述相机(4)采集图像前，进行激光竖直标定和相机(4)竖直标定。