權(quán)利要求書： 1.一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)，包括主架、輸送帶組件、紅外LED背光源、相機(jī)、精密滑臺(tái)、控制裝置；其特征在于：所述輸送帶組件安裝在主架上，其輸送面的正下方設(shè)置紅外LED背光源，所述輸送帶組件的輸送面的正上方設(shè)置有相機(jī)，所述相機(jī)連接控制裝置，所述相機(jī)的采集部正對(duì)輸送面和紅外LED背光源設(shè)置，所述相機(jī)安裝在精密滑臺(tái)上，所述精密滑臺(tái)安裝在主架上。

2.如權(quán)利要求1所述的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述相機(jī)為工業(yè)線陣相機(jī)，所述的控制裝置為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述精密滑臺(tái)通過(guò)相機(jī)支架安裝在主架上。

說(shuō)明書： 一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器視覺領(lǐng)域，尤其是視覺測(cè)量技術(shù)，特別涉及實(shí)時(shí)測(cè)量物體尺寸的技術(shù)，具體的是一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 輪胎生產(chǎn)過(guò)程中所使用的橡膠片經(jīng)過(guò)裁斷工序后，需要對(duì)膠片的幾何尺寸包括長(zhǎng)度、寬度、角度等幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以確定是否符合生產(chǎn)要求。膠片良好的尺寸精度對(duì)輪胎成品的質(zhì)量有著重要意義，現(xiàn)有生產(chǎn)線中多采用人工抽檢的方式，檢測(cè)效率低，精度較差，不能滿足企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量輪胎的需求。[0003] 隨著生產(chǎn)效率的提高，膠片輸送帶工作速度加快，現(xiàn)有視覺測(cè)量系統(tǒng)存在反射光源無(wú)法提供充足的進(jìn)光量，圖像采集質(zhì)量較差；使用3D傳感器進(jìn)行圖像采集導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度高、測(cè)量速度慢等問(wèn)題。同時(shí)，現(xiàn)有視覺測(cè)量方法中對(duì)相機(jī)的標(biāo)定和校準(zhǔn)較為復(fù)雜，存在標(biāo)定過(guò)程中需要大量輔助設(shè)備且設(shè)備昂貴且難以操作等問(wèn)題。如何在保證成像質(zhì)量、測(cè)量速度與精度的同時(shí)設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便易用的膠片測(cè)量系統(tǒng)成為急需解決的問(wèn)題。實(shí)用新型內(nèi)容

[0004] 鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)膠片成像質(zhì)量差、測(cè)量速度慢、標(biāo)定方法復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。[0005] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：[0006] 一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)，包括主架、輸送帶組件、紅外LED背光源、相機(jī)、精密滑臺(tái)、控制裝置；所述輸送帶組件安裝在主架上，其輸送面的正下方設(shè)置紅外LED背光源，所述輸送帶組件的輸送面的正上方設(shè)置有相機(jī)，所述相機(jī)連接控制裝置，所述相機(jī)的采集部正對(duì)輸送面和紅外LED背光源設(shè)置，所述相機(jī)安裝在精密滑臺(tái)上，所述精密滑臺(tái)安裝在主架上。[0007] 優(yōu)選地，所述相機(jī)為工業(yè)線陣相機(jī)，所述的控制裝置為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。[0008] 優(yōu)選地，所述精密滑臺(tái)通過(guò)相機(jī)支架安裝在主架上。[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下有益效果：[0010] 1、本實(shí)用新型所提供的一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)使用高速線陣相機(jī)配合紅外LED背光源可以實(shí)現(xiàn)在輸送帶高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)膠片尺寸實(shí)時(shí)測(cè)量的需求，有利于后續(xù)生產(chǎn)且有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。[0011] 2、本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)無(wú)需對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行改動(dòng)，可以直接加裝，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)前景較佳。附圖說(shuō)明[0012] 圖1為本實(shí)用新型一種輸送帶上膠片尺寸測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013] 圖2為紅外LED背光源工作示意圖；[0014] 圖3為精密滑臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；[0015] 圖4為基于本實(shí)用新型一種輸送帶上膠片尺寸測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法的工作流程圖；[0016] 圖5為相機(jī)的角度校準(zhǔn)步驟流程圖；[0017] 圖6為相機(jī)的長(zhǎng)度校準(zhǔn)步驟流程圖；[0018] 圖7為棋盤格標(biāo)定板示意圖；[0019] 圖8為尺寸校準(zhǔn)原理圖；[0020] 圖9為膠片測(cè)量尺寸示意圖。[0021] 主要元件符號(hào)說(shuō)明[0022] 圖中：1?控制裝置、2?圖像采集裝置、3?精密滑臺(tái)、4?相機(jī)支架、5?輸送帶、6?膠片、7?紅外LED背光源。

[0023] 如下具體實(shí)施方式將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。具體實(shí)施方式[0024] 請(qǐng)參閱圖1至圖3，在本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式中，一種輸送帶上膠片尺寸視覺測(cè)量系統(tǒng)，包括主架、輸送帶組件5、紅外LED背光源7、相機(jī)2、精密滑臺(tái)3、控制裝置1；所述輸送帶組件5安裝在主架上，其輸送面的正下方設(shè)置紅外LED背光源7，所述輸送帶組件5的輸送面的正上方設(shè)置有相機(jī)2，所述相機(jī)2連接控制裝置1，所述相機(jī)2的采集部正對(duì)輸送面和紅外LED背光源7設(shè)置，所述相機(jī)2安裝在精密滑臺(tái)3上，所述精密滑臺(tái)3安裝在主架上，優(yōu)選通過(guò)相機(jī)支架4安裝在主架上。[0025] 在本實(shí)用新型中，所述精密滑臺(tái)3在X、Y、Z三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述相機(jī)2俯仰角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)，從而調(diào)整所述相機(jī)2的位置姿態(tài)，以保證成像準(zhǔn)確不發(fā)生變形。所述相機(jī)2用于采集膠片6的圖像信息，并將所采集的圖像信息發(fā)送至控制裝置1中，所述控制裝置1對(duì)圖像信息進(jìn)行處理并計(jì)算得出膠片6尺寸，從而判斷膠片6尺寸是否合格，并將不合格膠片6顯示出來(lái)。優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，所述相機(jī)2為工業(yè)線陣相機(jī)，所述的控制裝置1為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述工業(yè)線陣相機(jī)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連。[0026] 此外，需要說(shuō)明的是，現(xiàn)有視覺測(cè)量系統(tǒng)多使用可見光作為背光源或反射光源進(jìn)行照明，但隨著相機(jī)2采集速度的上升，相機(jī)2曝光時(shí)間已經(jīng)縮短至微秒級(jí)。由于輸送帶組件5輸送面的阻隔以及橡膠膠片6的吸光特性，可見光無(wú)論作為背光源或者反射光源均無(wú)法提供充足的進(jìn)光量以滿足相機(jī)2的拍攝需要，且易受輸送帶臟污影響，難以保證測(cè)量精度。而紅外光相較于可見光，具有更好的穿透性，且相機(jī)2對(duì)紅外光與可見光有著相近的吸收率。

在輸送帶組件5輸送面的阻隔下，使用紅外LED背光源7依舊能為相機(jī)2提供充足的進(jìn)光，滿足相機(jī)2曝光時(shí)間在微秒級(jí)情況下的拍攝需要，即，本實(shí)用新型的所述紅外LED背光源7布置在輸送帶組件5輸送面的正下方，其發(fā)出的紅外光可透過(guò)所述輸送帶組件5的輸送面而無(wú)法透過(guò)膠片6進(jìn)入相機(jī)2鏡頭，且使得相機(jī)2獲取圖像時(shí)受到輸送帶臟污影響較小，從而采集到的圖像信息中膠片邊緣更加清晰，有益于降低后期算法復(fù)雜度。

[0027] 請(qǐng)參閱圖4?圖9，采用本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其測(cè)量方法包括如下步驟：[0028] S1、對(duì)所述相機(jī)2進(jìn)行校準(zhǔn)及標(biāo)定，具體包括角度校準(zhǔn)和長(zhǎng)度校準(zhǔn)，步驟如下：[0029] S1.1、進(jìn)行角度校準(zhǔn)：[0030] S1.1.1、所述輸送帶組件5低速運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸送面上放置一塊棋盤格標(biāo)定板，所述棋盤格標(biāo)定板隨輸送帶組件5的運(yùn)轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)至相機(jī)2采集部的正下方；[0031] S1.1.2、通過(guò)所述精密滑臺(tái)3調(diào)整相機(jī)2繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述棋盤格標(biāo)定板位于圖像中心且成像清晰時(shí)，所述相機(jī)2光軸所在平面與輸送帶組件5的輸送面平行；[0032] S1.1.3、粗調(diào)所述精密滑臺(tái)3沿Z軸方向在±5度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)1度，每次旋轉(zhuǎn)后所述相機(jī)2采集一次棋盤格標(biāo)定板的圖像信息，并傳輸給所述控制裝置1；然后，在控制裝置1中，使用角點(diǎn)檢測(cè)算法獲取棋盤格標(biāo)定板上角點(diǎn)U點(diǎn)、點(diǎn)、W點(diǎn)像素坐標(biāo)，根據(jù)所得像素坐標(biāo)計(jì)算U連線、W連線、UW連線的間距，再使用余弦定理 計(jì)算U連線和W連線之間所成的夾角θ；取圖像信息中夾角θ最接近90度的兩張并記錄其對(duì)應(yīng)的所述精密滑臺(tái)3旋轉(zhuǎn)角度為x1、x2。

[0033] S1.1.4、在x1、x2區(qū)間內(nèi)，使用千分尺精調(diào)精密滑臺(tái)3繞X、Y軸的旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)0.1度，且每次旋轉(zhuǎn)后所述相機(jī)2采集一次棋盤格標(biāo)定板的圖像信息，并傳輸給所述控制裝置1；然后，采用S1.1.3步驟中的計(jì)算方法計(jì)算棋盤格標(biāo)定板上U連線和W連線之間所成的夾角θ；取圖像信息中夾角θ最接近90度的兩張并記錄其對(duì)應(yīng)的所述精密滑臺(tái)3旋轉(zhuǎn)角度為x3、x4；

[0034] S1.1.5、在x3、x4區(qū)間內(nèi)，使用千分尺精調(diào)精密滑臺(tái)3繞X、Y軸的旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)0.01度，且每次旋轉(zhuǎn)后所述相機(jī)2采集一次棋盤格標(biāo)定板的圖像信息，并傳輸給所述控制裝置1；然后，采用S1.1.3步驟中的計(jì)算方法計(jì)算棋盤格標(biāo)定板上U連線和W連線之間所成的夾角θ；取圖像信息中夾角最接近90度的精密滑臺(tái)3旋轉(zhuǎn)角度為角度校準(zhǔn)結(jié)果。

[0035] S1.2、進(jìn)行長(zhǎng)度校準(zhǔn)：[0036] S1.2.1、將所述輸送帶組件5調(diào)整至額定工作轉(zhuǎn)速；[0037] S1.2.2、利用圖像的交比不變性計(jì)算圖像在速度方向上的畸變：取棋盤格標(biāo)定板平面上共線的任意四個(gè)方格角點(diǎn)A、B、C、D的世界坐標(biāo)帶入公式計(jì)算世界坐標(biāo)交比；

[0038] S1.2.3、在圖像信息上提取對(duì)應(yīng)A、B、C、D四個(gè)方格角點(diǎn)的圖像坐標(biāo)A1、B1、C1、D1，計(jì)算其圖像坐標(biāo)交比CR0(A1,B1；C1,D1)，該四個(gè)方格角點(diǎn)的世界坐標(biāo)交比與圖像坐標(biāo)交比在圖像無(wú)畸變時(shí)應(yīng)當(dāng)相等，即CR0(A1,B1；C1,D1)＝CR(A,B；C,D)；[0039] S1.2.4、計(jì)算當(dāng)前圖像坐標(biāo)交比CR0(A1,B1；C1,D1)與世界坐標(biāo)交比CR(A,B；C,D)之差C。[0040] S1.2.5、對(duì)所述相機(jī)2信號(hào)采集頻率進(jìn)行分頻處理，當(dāng)C<0時(shí)每次增加0.1倍的信號(hào)采集頻率使圖像拉伸；當(dāng)C>0時(shí)每次減小0.1倍的信號(hào)采集頻率使圖像壓縮，直至交比之差C的絕對(duì)值最小，完成長(zhǎng)度校準(zhǔn)；[0041] S1.3、計(jì)算棋盤格標(biāo)定板的長(zhǎng)和寬在像素坐標(biāo)系下與世界坐標(biāo)系下的比值作為尺寸計(jì)算的比例系數(shù)K1。[0042] S2、所述輸送帶組件5運(yùn)轉(zhuǎn)，開始輸送膠片6。[0043] S3、所述紅外LED背光源7發(fā)出紅外光照亮膠片6背景。[0044] S4、所述相機(jī)2采集輸送帶組件5上膠片6的圖像信息，并將所采集的圖像信息發(fā)送至控制裝置1。[0045] S5、所述控制裝置1對(duì)圖像信息進(jìn)行圖像處理，計(jì)算膠片6的尺寸信息，然后顯示出所得的結(jié)果，在該步驟中，所述控制裝置1通過(guò)如下步驟計(jì)算膠片6的尺寸信息：[0046] S5.1、對(duì)所述圖像信息進(jìn)行濾波，去除圖像噪聲；[0047] S5.2、對(duì)所述圖像信息進(jìn)行二值化處理；[0048] S5.3、使用Prewitt算子對(duì)圖像信息進(jìn)行邊緣檢測(cè)，獲取膠片6單像素邊緣；[0049] S5.4、使用霍夫變換擬合邊緣直線，得到直線方程；[0050] S5.5、求解直線方程得到交點(diǎn)坐標(biāo)，然后進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)去掉多余的交點(diǎn)坐標(biāo)；[0051] S5.6、通過(guò)剩余的交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算交點(diǎn)間距離，然后得出像素坐標(biāo)系下膠片6尺寸；[0052] S5.7、像素坐標(biāo)系下膠片6尺寸與所述比例系數(shù)K1的乘積即為膠片6實(shí)際尺寸；[0053] S5.8、通過(guò)直線方程的斜率，計(jì)算得到直線間的夾角，然后計(jì)算得到膠片6的內(nèi)角值。[0054] 在步驟S5中，控制裝置1計(jì)算出膠片6的尺寸信息后，可根據(jù)尺寸信息是否超出公差要求來(lái)判斷膠片6是否合格，當(dāng)超過(guò)公差要求時(shí)判定膠片6不合格，控制裝置1能夠?qū)⒉缓细竦哪z片6顯示出來(lái)，便于挑選。[0055] 基于上述測(cè)量方法，本實(shí)用新型進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，首先，利用精密滑臺(tái)3配合步驟S1.1.1?S1.1.5進(jìn)行相機(jī)2的角度校準(zhǔn)，角度校準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算得到棋盤格標(biāo)定板上U連線和W連線之間所成的夾角θ為90.069°，而實(shí)際理論值為90°，角度相對(duì)誤差為0.07％；精度±0.035°，該相對(duì)誤差和精度滿足測(cè)量需求，完成對(duì)相機(jī)2的角度校準(zhǔn)；其次，利用相機(jī)2內(nèi)部分頻器配合步驟S12.1?S1.2.5進(jìn)行相機(jī)2的長(zhǎng)度校準(zhǔn)，長(zhǎng)度校準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算得到棋盤格標(biāo)定板上四個(gè)方格角點(diǎn)的圖像坐標(biāo)A1、B1、C1、D1的圖像坐標(biāo)交比CR0(A1,B1；C1,D1)為1.33396，而世界坐標(biāo)交比CR(A,B；C,D)理論值為1.33333，長(zhǎng)度相對(duì)誤差為0.05％，滿足測(cè)量需求，完成對(duì)相機(jī)2的長(zhǎng)度校準(zhǔn)；然后，相機(jī)2配合紅外LED背光源7，可以清晰的采集到輸送帶組件5輸送面上膠片6隨輸送組件高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖像信息，相機(jī)2將所采集的圖像信息發(fā)送給控制裝置

1，控制裝置1對(duì)圖像信息進(jìn)行處理并計(jì)算得到如圖,9所示的膠片6的寬度測(cè)量值h＝

284.52mm，斜邊長(zhǎng)測(cè)量值a＝328.53mm，角度測(cè)量值θ＝61°，而膠片6的寬度實(shí)際值h＝

285mm，斜邊長(zhǎng)理論值a＝330mm，角度實(shí)際值θ＝60°；則膠片6的寬度誤差絕對(duì)值為0.48mm，誤差率0.17％，斜邊長(zhǎng)誤差絕對(duì)值為1.47mm，誤差率0.45，角度誤差為1°，誤差率1.67％，誤差均較小，在允許的誤差范圍內(nèi)，因此，采用本實(shí)用新型所給的測(cè)量方法是能夠較為精確的測(cè)量膠片6的尺寸，較為實(shí)用且便于后續(xù)生產(chǎn)。

[0056] 上述說(shuō)明是針對(duì)本實(shí)用新型較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并非用以限定本實(shí)用新型的專利申請(qǐng)范圍，凡本實(shí)用新型所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型所涵蓋專利范圍。