中厚钢板宽度测量的厚度变化补偿技术

　　1 厚度变化的误差及补偿原理

　　在应用图像处理技术测量钢板宽度的过程中,当钢板的边沿处于图像中视角较大位置时,钢板的厚度变化会造成钢板宽度测量的误差,图1中的D就是由于钢板厚度变化造成的测量误差。因此,必须对由钢板厚度变化造成的宽度测量误差进行补偿。

　　本文中介绍的误差补偿思路是:在进行钢板宽度测量时,利用面阵CCD摄像机所拍摄图像中的冗余信息,测出钢板的厚度,再根据钢板的厚度对钢板宽度测量结果进行误差补偿。具体实施的方法是:打出一束与钢板成一定角度H的激光,见图1,当钢板厚度变化的时候,钢板表面的激光点会随之移动,激光点的移动的距离与钢板的厚度成一定的函数关系。通过测量激光点的移动量,就可以测量出钢板的厚度情况。

　　设激光点在钢板表面的移动量为c,激光束与钢板表面的法线方向的夹角为H,则钢板的厚度变化量Δh为

　　上述钢板厚度测量原理在应用中的效果可以通过实验来验证。

　　根据图的几何关系,可以得到厚度变化Δh时的引起的误差的宽度补偿量δ为

　　2 激光测厚实验方法

　　2. 1 实验装置的原理

　　利用激光测量钢板厚度变化的实验装置原理如图2所示,其中包括一台CCD摄像机、一台激光光源、一块可水平移动的钢板、一个百分表和一个调节钢板水平位移动螺母。通过转动螺母,并同时观察百分表的读数,就可以精确控制钢板的水平移动量。在实验中,利用钢板的水平移动模拟钢板厚度变化的情况。

　　在实验中,当激光束的入射角一定时,随钢板水平移动,激光点的移动范围很小,所以只需处理此区域的图像,大大减小了噪声,图像质量较高。摄像机拍摄到的图像见图3。

　　2. 2 图像处理方法

　　把图3中的图像进行二值化处理后,激光点比较集中,形状比较稳定,所以考虑用求形心坐标变化的方法得出激光点的位移量c。在本实验条件下,形心的位置计算公式为

式,x, y为图像上激光点形心的坐标;xi, yi为图像上第i点的坐标; n为图像上所有激光点占有的像素数。为检验此方法的实际精度,以激光入射角为30^o、45^o和50^o进行实验,对这种钢板测厚原理进行验证。

　　3 激光测厚实验

　　3. 1 激光测厚的实验条件

　　激光测厚实验的条件如下:

　　(1)物距H=600毫米,标定放大率为3.14象素/毫米,钢板的水平移动量为0~13mm;

　　(2)激光入射角分别为30^o、45^o和50^o,每种激光入射角条件下重复实验4遍。