專利名稱：在線寬度測量方法
技術領域：
本發明涉及工業在線自動測量方法，尤其涉及一種在線寬度測量方法。
現有技術中通常采用被動成像式測寬方法。附
圖1是該被動成像式測寬方法的示意圖。
如附圖1所示，在該被動成像式測寬儀的測量方法中，被測熱目標1發出紅外光線或可見光(根據測量系統選用的光電器件特性和被測目標的溫度選擇)。濾光片2將不需要的光濾除。成像透鏡3對被測目標成像。被測目標的像5成在光電轉換器4(CCD或其他光電器件)上。光電轉換器件4將目標像5轉換為電信號。處理電路計算出目標像的大小。最后，計算機根據目標的像大小和光學系統的關系計算出被測目標的寬度。
現有技術的方法存在的問題主要在于隨著被測目標溫度的變化，被測目標輻射出的光線波長和強度會變化。這樣就會帶來像大小的變化，從而引起測量誤差。此測量方法應用的是固定光學放大倍率的測量方法，但是，在實際測量過程中被測目標是運動的，當被測目標偏離理想的物平面時測量系統的放大倍率隨著改變。此時測量結果就會引起測量誤差。被測目標偏離理想物平面距離為Δ，被測目標與測量光學透鏡的距離為L，則由此引入的相對測量誤差δ=Δ/L。此系統的測量方法假定被測目標的寬度方向與系統光軸始終為垂直方向，而實際情況時被測目標與光軸存在不定的夾角。由此會引入測量誤差。在不考慮傾斜引起的光學成像倍率變化的條件下傾斜引起的相對測量誤差δ=1-cosθ，其中θ為夾角。作為測量設備必須能夠對設備進行標校。此測量方法由于采用被動光源測量標校困難。標校的方法是對測量的前幾個目標人工卡量，然后與測量數據比較進行修正。此標校方法速度慢、操作復雜、影響生產、前邊幾個目標容易造成廢品。
本發明的目的在于提供一種新的測量方法，以解決實際測量中的問題。
本發明所要解決的問題主要包括消除被測目標溫度變化對測量精度的影響；消除被測目標傾斜對測量精度的影響；消除被測目標擺動對測量精度的影響；提高設備的標校速度。
附圖2顯示了本發明采用的測量方法。
如圖所示，其中1為發光光源，2為被測目標，3、4為濾光片，5、6為成像透鏡，7、8為光電轉換器件，A、B為被測目標的兩個邊沿，它們的坐標為A(x1,y1)、B(x2,y2),N1、N2、N3、N4為光電轉換器上的被測目標像的邊沿位置。
本發明的測量方法所包括的步驟為光源1發射出的光線照射被測目標2的兩個邊沿A、B。被測目標2的邊沿A、B將光源照射的光線散射出去。兩個濾光片3、4分別將測量系統不需要的背景光濾除。兩個鏡頭5、6分別將被測目標2的邊沿A、B散射的光線成象在各自的光電轉換器器件7、8上。光電轉換器7、8將光學信號轉換為電信號后送給信號處理電路。信號處理電路將信號經過放大、二值化、光電隔離等環節，將計算機識別的二值化信號傳送給計算機終端。計算機根據前端輸入的信號求出N1、N2、N3、N4的數值。然后根據建立的數學計算模型求出被測目標的寬度值。
測量用的數學模型為設A、B分別為被測目標的兩個邊沿。它們的坐標為A(x1,y1)、B(x2,y2)。帶鋼邊沿A、B分別對應光電轉換器上的沿位N1、N2、N3、N4。根據光學系統的成像公式它們之間具有如下關系式x1=a1N2-N4+b1]]>y1=a2*N2N2-N4+b2]]>x2=a3N1-N3+b3]]>y2=a4*N3N1-N3+b4]]>根據上邊四個關系式在測試過程中可以計算出目標邊沿A、B的實時位置。根據求直線兩點距離的公式就可求出被測目標的寬度值。W=AB=(x1-x2)2+(y1-y2)2]]>采用上述的測量原理可以實時修正由于被測目標偏離測量平面和傾斜運行所引入的測量誤差。
本發明的技術方案中，其關鍵技術特征在于通過雙鏡頭成像測量目標像的四個沿位N1、N2、N3、N4，進一步計算出被測目標邊沿的兩維坐標A(x1,y1)、B(x2,y2)，由此可以計算出被測目標的寬度。采用此方法測量的寬度不受被測目標的擺動和傾斜影響。上述公式只是實現測量的一種計算方法，不是唯一的計算方法。運用主動光源技術，照射被測目標的兩個邊沿。本測量方法不受被測目標溫度變化的影響，可以測量任意冷熱狀態的被測目標。標校設備時可以使用一冷目標進行測量標校。由于此方案不受傾斜和擺動影響，將標校測量目標放入測量區域內能夠迅速進行測量標校工作。
本發明與現有技術相比較所具有的有益效果包括測量精度不受影響。系統的測量標校迅速。現場的應用表明設備的標校只需要幾分鐘。被測目標在生產過程中的擺動對測量精度沒有影響。
以下給出實驗數據
此外，被測目標運動過程中的傾斜對測量精度的沒有影響。
以下給出實驗數據
附圖1是現有技術的被動成像測寬儀的測量方法示意圖。
附圖2是本發明的測量方法示意圖。
附圖3是本發明的測量方法所采用的測寬儀示意圖。
下面結合附圖，以熱軋帶鋼測寬儀為例描述本發明實現的過程如附圖3所示，該熱帶測寬儀主要包括發射箱2、接收箱3、終端計算機柜4組成。其實現步驟為發射箱里發射光源發射的光線照射到被測帶鋼1的兩個邊沿；帶鋼兩個邊沿將發射光源照射的光線散射；經過兩個濾光片濾除背景光的干擾；兩個接收光學鏡頭將被測帶鋼1的兩個邊沿成象到兩個CCD光敏面上；CCD將光信號轉換成電信號；電路處理系統將信號處理后送給計算機進行數據處理和計算；計算機根據數學模型和信號處理求出的位置數據求出目標的寬度值。
此外，發射箱2體內設備包括發射光源、驅動電路、保護窗片等部件。接收箱3體包括保護窗片、濾光片、接收鏡頭、CCD及驅動電路、電源、信號處理電路等部件。計算機終端4包括工控機、接口電路、其他電路。
權利要求
1.一種在線測量方法，其特征在于通過雙鏡頭成像測量目標像的四個沿位，進一步計算出被測目標邊沿的兩維坐標，由此計算出被測目標的寬度。
2.根據權利要求1的測量方法，其特征在于利用主動光源，照射被測目標的兩個邊沿。
全文摘要
本發明涉及一種在線測量方法,其關鍵技術在于通過雙鏡頭成像測量目標像的四個沿位,進一步計算出被測目標邊沿的兩維坐標,由此可以計算出被測目標的寬度。同時運用主動光源技術,照射被測目標的兩個邊沿。采用此方法測量的寬度不受被測目標的擺動和傾斜影響,不受被測目標溫度變化的影響,可以測量任意冷熱狀態的被測目標。標校設備時可以使用一冷目標進行測量標校。此外,由于此方案不受傾斜和擺動影響,將標校測量目標放入測量區域內能夠迅速進行測量標校工作。
文檔編號G01B11/04GK1307224SQ0010057
公開日2001年8月8日 申請日期2000年1月26日 優先權日2000年1月26日
發明者盧治功, 賈志國, 黃海霞, 職連杰, 王書建, 馬勝利 申請人:信息產業部電子第27研究所