[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

说明书

本发明公开了一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置及方法，包括主体、位于主体上方的控制器及位于主体下方的手持部，所述主体包括激光发射器和CMOS相机，其中，激光发射器可转动地设置于CMOS相机的上方，所述激光发射器和CMOS相机均与控制器连接，在主体前侧设置有分别对应于激光发射器和相机的透光装置。本发明采用激光透射的方式，通过CMOS相机拍摄激光轮廓线图像，经过图像处理和激光三角测距算法，识别到该轮廓线并自动计算得出研磨子厚度，从而计算出研磨子磨耗。本发明通过采用非接触式激光视觉测量，减少了误差来源，提高了测量分辨率和精度，同时便携式的结构设置避免了研磨子拆卸及卡尺造成的误差问题，有效提高测量效率和便捷度。

技术领域

本发明涉及测量仪技术领域，尤其涉及一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置及方法。

背景技术

研磨子是用于机车行驶过程中清理车轮踏面杂质的装置。该装置使用一段时间后会产生磨耗，对磨耗进行定期检测有利于掌握其磨耗率，便于确定更换频率。

目前采取的研磨子磨耗测量方法需要将研磨子从车架上取下来，采用游标卡尺进行测量。此方法存在的问题是：1)由于空间受限，研磨子不便于拆卸，且拆卸耗时较多，因此严重影响测量效率；2)研磨子的形状不便于游标卡尺测量，并且测量时卡尺的角度、位置均会导致测量误差，并且重复性较差。

因此，研制一款能实现非接触式测量、测量时间短、测量精度高重复性好、测量计算可追溯性强的便携式研磨子磨耗测量装置有很强的迫切性。

发明内容

为了解决现有技术中研磨子磨耗测量拆卸耗时长和测量仪器可重复性差的问题，本发明目的在于提供一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置及其测量方法，实现对研磨子磨耗的快速测量和数据整理，具有操作简单、测量准确、快捷分析、数据可追溯和重复性好的特性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：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、安装于主体上端的控制器及安装于主体下端的手持部，所述主体包括激光发射器和相机，其中，所述激光发射器可转动地设置于相机的上方，所述激光发射器和相机均与控制器连接实现数据交互，在主体前侧设置有分别对应于激光发射器和相机的透光装置，所述手持部内部设置有电池仓，所述手持部前侧设置有按钮，用于控制整个装置的启动和关停。

进一步地，所述控制器为平板电脑，所述控制器中设有图像处理系统，通过平板电脑的屏幕进行数据显示。

进一步地，所述激光器选型标准为：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。

进一步地，所述相机为CMOS相机，该相机尺寸为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。

本发明中所述的一种基于激光视觉的便携式研磨子磨耗测量装置的测量方法如下：

第一步：按下按钮启动激光发射器，激光发射器发射的可见激光通过发射窗口透光装置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进入仪器主体内，通过相机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，如图4所示，然后提取该直线右侧端点，即为踏面最外缘特征点；