[发明专利]一种用于刹车片钢背片平面度自动检测装置和检测方法

权利要求书

1.一种用于刹车片钢背片平面度自动检测方法，其特征在于：采用以下装置：包括机架(9)、电机(4)、输送模组(9)、基准载物台(11)、激光器(7)、相机(1)和激光器(7)，机架(9)上安装有导轨(3)和输送模组(9)，输送模组(9)和电机(4)连接，输送模组(9)上安装有用于放置被测的刹车片钢背片(10)的基准载物台(11)，由电机(4)带动输送模组(9)上的基准载物台(11)水平移动；导轨(3)上嵌入安装有两块滑块(2)，相机(1)和激光器(7)分别通过各自的支架连接安装在两块滑块(2)上，相机(1)镜头竖直向下并位于基准载物台(11)水平移动区域的中间正上方，激光器(7)镜头倾斜向下并朝向基准载物台(11)水平移动区域的中间；

方法包括：将被测的刹车片钢背片(10)固定放置在基准载物台(11)上，由电机(4)带动输送模组(9)上的基准载物台(11)水平匀速移动，进而带动被测的刹车片钢背片(10)水平匀速移动；在被测的刹车片钢背片(10)移动过程中，激光器(7)发射出一道固定位置的条纹激光，条纹激光跟随被测的刹车片钢背片(10)的移动在刹车片钢背片(10)表面从一端移动到另一端，由相机(1)进行间隔采集获得移动过程中的多帧图像，通过对多帧图像进行处理获得刹车片钢背片平面度的检测结果；

所述通过对多帧图像进行处理获得刹车片钢背片平面度的检测结果具体是：

1)条纹激光提取

在提取条纹激光前，对图像进行滤波处理，通过中值滤波后，重复遍历图像2～3次空间滤波，去掉粗提取后留下的噪声点，获得条纹激光所占图像的区域；接着对条纹激光所占图像的区域进行亚像素精度级别提取，将其中的每个像素作细分，通过双线性插值法填充细分后区域；然后进行循环搜索，找到每一行的灰度极大值像素点，根据最小二乘原理针对灰度极大值像素点及其两侧相邻的两个像素点，通过抛物线拟合或高斯曲线进行二次曲线拟合，求出极大值点作为条纹激光的中心点；

2)采用以下公式计算获得条纹激光所占的图像区域中每一像素点处的刹车片钢背片的厚度：

其中，d₁—相机的CCD到成像透镜的距离(像距)，d₂—刹车片钢背片上表面到相机的成像透镜的距离(物距)，Δx—基准载物台(11)上表面的条纹激光相对刹车片钢背片上表面的条纹激光的横向距离，z—刹车片钢背片的厚度，θ—激光器照射方向与竖直面之间形成的入射角度，δ—横向距离Δx在图像上沿x轴方向所占像素的个数，u—每个像素所代表的基准载物台(11)表面的实际尺寸；

3)平面度误差计算

以基准载物台(11)的上表面为理想平面，理想平面采用以下公式：

z＝Ax+By+C

其中，A、B、C分别表示第一、第二、第三常数系数；

则刹车片钢背片的平面度误差采用以下公式计算：

f＝h_max-h_min

其中，h_max表示平面度最大误差值，h_min表示平面度最小误差值，i和j分别表示图像上沿横、纵方向像素点的序号，N和M分别表示图像上沿横、纵方向像素点的总数；

上述理想平面公式中的第一、第二、第三常数系数A、B、C采用以下公式表示的均方误差Q计算获得：

其中，y_j表示沿图像纵方向第j个像素点处的y轴坐标，x_i表示沿图像横方向第i个像素点处的x轴坐标，y_M表示沿图像纵方向第M个像素点处的y轴坐标，x_N表示沿图像横方向第N个像素点处的x轴坐标；

令进行求解，获得第一、第二、第三常数系数A、B、C，进而获得理想平面z＝Ax+By+C。

2.根据权利要求1所述的一种用于刹车片钢背片平面度自动检测方法，其特征在于：所述通过对多帧图像进行处理获得刹车片钢背片平面度的检测结果是采用以下处理方式：

1)针对每帧图像，先利用空间滤波和曲线拟合的方法提取其中的条纹激光所在位置；

2)针对每帧图像，再利用激光三角测量法处理获得刹车片钢背片上表面相对基准基准载物台上表面的厚度；

3)综合将步骤1)获得的每帧图像的厚度数据形成刹车片钢背片的厚度数据分布，利用最佳平面逼近法，将厚度数据分布利用最小二乘法拟合成理想的基准平面，计算条纹激光所在位置上的采样点到理想基准平面的平均距离来计算刹车片钢背片表面的平面度。