热轧带钢平直度CCD检测方法及装置研究

摘要

带钢是我国最重要的钢材产品之一，是国民经济中重要一环。带钢的生产工艺主要包括冷轧和热轧，钢铁市场由冷轧向热轧发展。平直度作为带钢板形控制中的重要指标，其检测技术一直是国内外研究的热点和难点，并且向着在线实时的方向发展。为了快速获取高精度的热轧带钢平直度信息，本文首先根据平直度的定义将平直度检测转化为带钢表面高度的检测；然后利用非接触式的激光三角法，围绕快速获取高精度带钢表面高度，进行了相关研究；最后设计检测系统，并在工业上应用。论文主要研究内容和成果如下：
　　首先，研究相机的标定方法。建立镜头畸变模型，分析相机成像的过程，并求解出畸变参数，用于镜头畸变的校正；在校正镜头畸变的基础上，提出平直度检测快速标定方法，结合梯形畸变校正可以获得高精度检测结果；在使用的标定方法基础上，根据实际情况进行进一步优化，并设计一体化装置。在精度和可行性方面进行实验验证。
　　其次，研究快速精确提取激光条纹的方法。首先为获取清晰、易处理的激光条纹图像，对灰度图像的获取、激光条纹清晰度评价进行研究，得到绿色通道的灰度图像在使用绿色激光线的条件下效果更好，并提出一种灵敏性更优的激光条纹清晰度评价函数，用于控制相机曝光时间获取清晰激光条纹图像；然后使用基于Otsu算法的激光边缘扫描法来快速获取激光线的整数边缘，计算简便、快速；最后使用灰度重心法来获取亚像素精度的激光线边缘。
　　然后，研究外在因素对检测精度的影响。从相机安装的俯仰角、标定使用的棋盘格的数目大小、光照条件、硬件的选型几个方面，研究其对检测系统精度的影响，并对应提出优化方法。
　　最后，搭建完整的检测系统，并应用于工业现场中。设计系统的软件、硬件，结合不同的现场进行相应的调整，实现平直度在线实时检测。

目录

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1 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2带钢平直度检测方法

1.3 国内外平直度检测研究现状

1.4 本课题选题依据

1.5 主要研究内容

2 检测系统模型的构建及标定

2.1 激光三角据测原理

2.2 相关坐标系的建立

2.3 镜头畸变

2.4 相机标定

2.5实验系统的搭建

2.6 实验与数据分析

2.7 本章小结

3 激光条纹的提取

3.1 图像预处理

3.2 激光条纹初步提取

3.3 激光条纹边缘亚像素定位

3.4 本章小结

4 检测因素及其优化

4.1相机俯仰角对测量结果的影响

4.2 棋盘格数目和大小对标定的影响

4.3 光照条件对于标定的影响

4.4硬件参数对比标定精度的影响

4.5 本章小结

5 检测装置在工业现场的应用

5.1 引言

5.2 系统硬件组成

5.3 系统软件组成

5.4 现场运行效果

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文

B. 作者在攻读学位期间参与的项目