一种薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置及检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103383360A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103383360103383360A(43)申请公布日2013.11.06(21)申请号201310323636.5(22)申请日2013.07.29(71)申请人重庆理工大学地址400054重庆市巴南区李家沱红光大道69号(72)发明人张兴兰欧阳奇彭松黄继平朱凌云杨德红(74)专利代理机构重庆博凯知识产权代理有限公司50212代理人李海华(51)Int.Cl.G01N21/88(2006.01)G01B11/22(2006.01)G01B11/24(2006.01)G01B11/03(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图2页附图2页(54)发明名称一种薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置及检测方法(57)摘要本发明的薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置及检测方法，采用正弦光栅投影与空间相移算法相结合，通过缺陷的轮廓测量及高度测量相结合，来检测带钢的表面缺陷，将光栅图像的灰阶分布直接转换为位相分布，有效抑制氧化铁皮、水膜及表面高温的干扰，实现高温状态下运动薄带连铸坯表面缺陷可靠快速识别和定位，可视化显示铸坯表面缺陷的三维形貌，实现运动铸坯表面质量的数字化评估，检测稳定、准确、可靠性高；本发明还对提高薄带连铸坯表面缺陷检测的自动化水平、降低生产成本、提高生产效率具有重要意义。CN103383360ACN10386ACN103383360A权利要求书1/2页1.一种薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置，其特征在于，包括投影仪（1）和工业摄像机（2），所述投影仪（1）和工业摄像机（2）分别双向连接有计算机（3），还包括红外测温仪（4），所述投影仪（1）的投影前方设置有第一透镜（5），所述工业摄像机（2）前安装有第二透镜（6），所述第一透镜（5）和第二透镜（6）的光阑中心处于同一水平线上，所述第一透镜（5）成像垂直中心线与所述第二透镜（6）的成像中心线不在同一条直线上，还包括安装在夹辊上的旋变脉冲编码器（7），该旋变脉冲编码器（7）脉冲信号输出端连接连接有脉冲分配器（8）的输入端，该脉冲分配器（8）的第一输出端与所述计算机（3）的脉冲信号输入端连接，该脉冲分配器（8）的第二输出端与所述工业摄像机（2）的曝光控制输入端连接。2.根据权利要求1所述的薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置，其特征在于，所述工业摄像机（2）的感光器件为感光耦合组件。3.根据权利要求1所述的薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置，其特征在于，所述投影仪（1）和工业摄像机（2）都安装在高温保护罩内，该高温保护罩由双层不锈钢制成，双层不锈钢之间为冷却空气通过的冷却通道。4.根据权利要求3所述的薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测装置，其特征在于，所述工业摄像机（2）的镜头前安装有滤色片。5.一种薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测方法，其特征在于，按如下步骤进行：一、建立CCD像素坐标，被测连铸坯集合空间坐标和相移量之间的几何模型，采用时间相位方法进行相位计算，并对相移量与高度的对应系数进行标定；二、薄带连铸坯生产线运行方向通过外触发信号投影四幅不同相移量的正弦光栅条纹图像，该正弦光栅条纹图像都垂直于拉坯方向；三、同步采集不同相移量的正弦光栅条纹图像并进行光强计算，得到折叠相位值；四、灰阶归一化相位解包裹方法计算相移量；五、根据标定系数和已计算包裹相位，计算被缺陷调制的缺陷深度信息Z（x，y），建立参考平面三维空间坐标系统，以深度信息Z（x，y）为空间坐标系的Z轴，X、Y分布为参考平面作为三维空间坐标系统X轴和Y轴，重构连铸坯表面的三维形貌。6.根据权利要求5所述的薄带连铸坯表面缺陷正弦光栅相移检测方法，其特征在于，所述步骤一，采用时间相位方法进行相位计算，并对相移量与高度的对应系数进行标定的具体步骤为：（1）在投影频率f0下，通过计算机编程依次投射相位为α1=0，α2=π/2，α3=π，α4=3π/2的正弦光栅图像至无缺陷带钢表面上，该无缺陷带钢表面作为参考平面，并通过摄像机和图像采集卡依次采集并保存不同相位的图像；(2)根据公式：求出该投影频率参考平面的截断相位θ(m,n)；（3）通过计算机程序控制一定时序内的投影频率i/256f0(i=1至7的自然数)至无缺陷带钢表面上,并根据第（2）步计算每一个投影频率的截断相位值；（4）沿时间轴展开，计算参考平面每个相邻投射频率的折叠相位图中的不连续的2pi2CN103383360A权利要求书2/2页个数并取整，得到相位背景图像；（5）将标准高度和标记轮廓的标件放置参考平面上，按照上述的步骤（1）（2）和（3）得到标件相位图像；（6）将标件相位图像减去相位背景