[发明专利]一种输送带上胶片尺寸视觉测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种输送带上胶片尺寸视觉测量系统，包括主架、输送带组件、红外LED背光源、相机、精密滑台、控制装置；其特征在于：所述输送带组件安装在主架上，其输送面的正下方设置红外LED背光源，所述输送带组件的输送面的正上方设置有相机，所述相机连接控制装置，所述相机的采集部正对输送面和红外LED背光源设置，所述相机安装在精密滑台上，所述精密滑台安装在主架上。

2.如权利要求1所述的一种输送带上胶片尺寸视觉测量系统，其特征在于：所述相机为工业线阵相机，所述的控制装置为工业控制计算机。

3.如权利要求1所述的一种输送带上胶片尺寸视觉测量系统，其特征在于：所述精密滑台通过相机支架安装在主架上。

4.一种输送带上胶片尺寸视觉测量方法，利用如权利要求1-3任一项所述的一种输送带上胶片尺寸视觉测量系统进行测量，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：

S1、对所述相机进行校准及标定，具体包括角度校准和长度校准，步骤如下：

S1.1、进行角度校准：

S1.1.1、所述输送带组件低速运转，其输送面上放置一块棋盘格标定板，所述棋盘格标定板随输送带组件的运转而运动至相机采集部的正下方；

S1.1.2、通过所述精密滑台调整相机绕X、Y轴旋转，当所述棋盘格标定板位于图像中心且成像清晰时，所述相机光轴所在平面与输送带组件的输送面平行；

S1.1.3、粗调所述精密滑台沿Z轴方向在±5度范围内旋转，每次旋转1度，每次旋转后所述相机采集一次棋盘格标定板的图像信息，并传输给所述控制装置；然后，在控制装置中，使用角点检测算法获取棋盘格标定板上角点U点、V点、W点像素坐标，根据所得像素坐标计算UV连线、VW连线、UW连线的间距，再使用余弦定理计算UV连线和VW连线之间所成的夹角θ；取图像信息中夹角θ最接近90度的两张并记录其对应的所述精密滑台旋转角度为x₁、x₂。

S1.1.4、在x₁、x₂区间内，使用千分尺精调精密滑台绕X、Y轴的旋转，每次旋转0.1度，且每次旋转后所述相机采集一次棋盘格标定板的图像信息，并传输给所述控制装置；然后，采用S1.1.3步骤中的计算方法计算棋盘格标定板上UV连线和VW连线之间所成的夹角θ；取图像信息中夹角θ最接近90度的两张并记录其对应的所述精密滑台旋转角度为x₃、x₄；

S1.1.5、在x₃、x₄区间内，使用千分尺精调精密滑台绕X、Y轴的旋转，每次旋转0.01度，且每次旋转后所述相机采集一次棋盘格标定板的图像信息，并传输给所述控制装置；然后，采用S1.1.3步骤中的计算方法计算棋盘格标定板上UV连线和VW连线之间所成的夹角θ；取图像信息中夹角最接近90度的精密滑台旋转角度为角度校准结果；

S1.2、进行长度校准：

S1.2.1、将所述输送带组件调整至额定工作转速；

S1.2.2、利用图像的交比不变性计算图像在速度方向上的畸变：取棋盘格标定板平面上共线的任意四个方格角点A、B、C、D的世界坐标带入公式计算世界坐标交比；

S1.2.3、在图像信息上提取对应A、B、C、D四个方格角点的图像坐标A₁、B₁、C₁、D₁，计算其图像坐标交比CR₀(A₁,B₁；C₁,D₁)；

S1.2.4、计算当前图像坐标交比CR₀(A₁,B₁；C₁,D₁)与世界坐标交比CR(A,B；C,D)之差C。

S1.2.5、对所述相机信号采集频率进行分频处理，当C0时每次增加0.1倍的信号采集频率使图像拉伸；当C0时每次减小0.1倍的信号采集频率使图像压缩，直至交比之差C的绝对值最小，完成长度校准；

S1.3、计算棋盘格标定板的长和宽在像素坐标系下与世界坐标系下的比值作为尺寸计算的比例系数K₁；

S2、所述输送带组件运转，开始输送胶片；

S3、所述红外LED背光源发出红外光照亮胶片背景；

S4、所述相机采集输送带组件上胶片的图像信息，并将所采集的图像信息发送至控制装置；

S5、所述控制装置对图像信息进行图像处理，计算胶片的尺寸信息，然后显示出所得的结果。

5.如权利要求4所述的一种输送带上胶片尺寸视觉测量方法，其特征在于：步骤S5中，所述控制装置通过如下步骤计算胶片的尺寸信息：

S5.1、对所述图像信息进行滤波，去除图像噪声；

S5.2、对所述图像信息进行二值化处理；

S5.3、使用Prewitt算子对图像信息进行边缘检测，获取胶片单像素边缘；

S5.4、使用霍夫变换拟合边缘直线，得到直线方程；

S5.5、求解直线方程得到交点坐标，然后进行角点检测去掉多余的交点坐标；

S5.6、通过剩余的交点坐标计算交点间距离，然后得出像素坐标系下胶片尺寸；

S5.7、像素坐标系下胶片尺寸与所述比例系数K₁的乘积即为胶片实际尺寸；

S5.8、通过直线方程的斜率，计算得到直线间的夹角，然后计算得到胶片的内角值。