带钢表面图像分离成像方法及装置

1.一种带钢表面图像分离成像方法，其特征是：将带钢表面形态通过自带光源的光纤图像传导装置转换成光学信号后传导至远处再还原成带钢表面形态信号，所述光纤图像传导装置由带钢端单元（1）、光缆（2）和图像传感器端单元（3）组成，带钢端单元（1）用于获取带钢（7）表面形态信息，经光缆（2）传导给远处的图像传感器端单元（3），图像传感器端单元（3）接受光缆传递的带钢表面形貌的光学信号，该信号经过图像传感器端单元（3）内的光纤阵列重组后，还原成带钢表面形态信号，图像传感器（5）对还原后的带钢表面形态信号扫描拍摄成像后得到带钢表面形貌图像。
2.一种带钢表面图像分离成像装置，包括图像传感器（5），其特征是：所述成像装置还包括光纤图像传导装置，光纤图像传导装置由带钢端单元（1）、光缆（2）和图像传感器端单元（3）组成，带钢端单元（1）包括保护壳体（105）、光纤阵列（106）、照明光源（102）和光源托架（104），保护壳体（105）前端开口，开口处装有光学玻璃（101），光学玻璃（101）与保护壳体（105）组成密封体，光纤阵列（106）由多根光纤均匀排列组成，光纤阵列（106）的光纤头安装在保护壳体（105）内的中部，光纤阵列（106）的光纤后端集成光纤束穿过保护壳体（105）后端部作为光缆输入端（111），光缆（2）连接至图像传感器端单元（3），光源托架（104）安装在保护壳体（105）内并置于光纤阵列（106）外围，光源托架（104）上安装有照明光源（102），照明光源（102）与光纤阵列（106）的光纤头形成一定角度θ，照明光源（102）发出的照明光线穿过光学玻璃（101）照射在带钢（7）表面，由带钢（7）表面反射的光线穿过光学玻璃（101）后被光纤阵列（106）的光纤头吸收，经光缆（2）传导至图像传感器端单元（3）；
所述图像传感器端单元（3）包括保护壳体（303）、光纤阵列（302），光纤阵列（302）的光纤头作为光缆输出端（304），光缆输出端（304）穿过保护壳体（303）后端部进入图像传感器端单元（3），所述光纤阵列（302）的光纤头安装在保护壳体（303）内的中部，保护壳体（303）前端开口，开口处安装有光学玻璃，该光学玻璃为图像传感器（5）成像面。
3.根据权利要求2所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述照明光源（102）与同在带钢端单元（1）的光纤阵列（106）的光纤头之间夹角θ为10°- 30°。
4.根据权利要求3所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述照明光源（102）置于同在带钢端单元（1）的光纤阵列（106）的两侧。
5.根据权利要求3所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述照明光源（102）置于同在带钢端单元（1）的光纤阵列（106）的任意一侧。
6.根据权利要求4或5所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述照明光源（102）为LED颗粒构成的条形光源。
7.根据权利要求6所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述条形光源的端部布置有匀化橡胶，将LED颗粒光源进行均匀化处理。
8.根据权利要求2所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述光纤阵列（106）由M*N根光纤组成，构成一个矩形阵列。
9.根据权利要求8所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述光纤阵列（106）的光纤头部顶端均安装有微型透镜，实现对光线的聚集和增强。
10.根据权利要求2所述的带钢表面图像分离成像装置，其特征是：所述带钢端单元（1）的保护壳体（105）的尾部内开有冷却用孔槽（108），孔槽（108）经导管（110）通入冷却介质。

带钢表面图像分离成像方法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种带钢表面质量在线检测方法和装置，尤其涉及一种带钢表面图像成像方法及装置。\n背景技术\n[0002] 基于视觉的带钢表面质量在线检测系统，已经在各大带钢生产企业中得到较为充分的应用。目前，带钢表面质量检测系统最关键的组成部分——对带钢表面形态成像部分，均由光源9和图像传感器10，以一定的角度直接构成，即应用图像传感器10直接对当前带钢7表面进行扫描拍摄带钢图像，光源9提供拍摄用光照，如图1所示。这种方式需要检测工位提供足够的空间来安装包括图像传感器和光源在内的硬件结构。但由于带钢轧制机组建成较早，或带钢检测工位环境恶劣，无法提供合适的安装位置和空间，从而造成图像扫描系统无法安装或安装难度大幅提升。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提供一种带钢表面图像分离成像方法及装置，该方法和装置能够在狭小空间内应用光纤图像传导装置的带钢端单元获取带钢表面形态的光学信号后，传导至远处再还原成带钢表面形态信号，图像传感器对还原后的带钢表面形态信号扫描拍摄成像后得到带钢表面形貌图像，从而满足企业在恶劣环境下对带钢在线质检的需求。\n[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：\n[0005] 一种带钢表面图像分离成像方法，是将带钢表面形态通过自带光源的光纤图像传导装置转换成光学信号后传导至远处再还原成带钢表面形态信号，所述光纤图像传导装置由带钢端单元、光缆和图像传感器端单元组成，带钢端单元用于获取带钢表面形态信息，经光缆传导给远处的图像传感器端单元，图像传感器端单元接受光缆传递的带钢表面形貌的光学信号，该信号经过图像传感器端单元3内的光纤阵列重组后，还原成带钢表面形态信号，图像传感器对还原后的带钢表面形态信号扫描拍摄成像后得到带钢表面形貌图像。\n[0006] 一种带钢表面图像分离成像装置，包括图像传感器和光纤图像传导装置，光纤图像传导装置由带钢端单元、光缆和图像传感器端单元组成，带钢端单元包括保护壳体、光纤阵列、照明光源和光源托架，保护壳体前端开口，开口处装有光学玻璃，光学玻璃与保护壳体组成密封体，光纤阵列由多根光纤均匀排列组成，光纤阵列的光纤头安装在保护壳体内的中部，光纤阵列的光纤后端集成光纤束穿过保护壳体后端部作为光缆的输入端，光缆连接至图像传感器端单元，光源托架安装在保护壳体内并置于光纤阵列外围，光源托架上安装有照明光源，照明光源与光纤阵列的光纤头形成一定角度θ，照明光源发出的照明光线穿过光学玻璃照射在带钢表面，由带钢表面反射的光线穿过光学玻璃后被光纤阵列的光纤头吸收，经光缆传导至图像传感器端单元；\n[0007] 所述图像传感器端单元包括保护壳体、光纤阵列，光纤阵列的光纤头作为光缆输出端，光缆输出端穿过保护壳体后端部进入图像传感器端单元，所述光纤阵列的光纤头安装在保护壳体内的中部，保护壳体前端开口，开口处安装有光学玻璃，该光学玻璃为图像传感器成像面。\n[0008] 所述照明光源102与光纤阵列的光纤头之间夹角θ为10°- 30°。\n[0009] 所述照明光源置于光纤阵列的两侧；或者照明光源置于光纤阵列的任意一侧。\n[0010] 所述照明光源为LED颗粒构成的条形光源；所述条形光源的端部布置有匀化橡胶，将LED颗粒光源进行均匀化处理。\n[0011] 所述光纤阵列由M*N根光纤组成，构成一个矩形阵列。\n[0012] 所述光纤阵列的光纤头部顶端均安装有微型透镜，实现对光线的聚集和增强。\n[0013] 所述保护壳体的尾部内开有冷却用孔槽，孔槽经导管通入冷却介质。\n[0014] 本发明采用将带钢表面形态通过自带光源的光纤图像传导装置转换成光学信号后传导至远处再还原成带钢表面形态信号，利用现有的图像传感器对还原后的带钢表面形态信号扫描拍摄成像后得到带钢表面形貌图像。从而能够在狭小空间内应用光纤图像传导装置的带钢端单元获取带钢表面形态，满足企业在恶劣环境下对带钢在线质检的需求。本发明不直接对带钢表面进行成像，而是通过光纤图像传导装置，在合适的空间内对带钢表面进行间接不失真的成像方法和装置。\n附图说明\n[0015] 图1为现有的带钢成像原理示意图；\n[0016] 图2本发明带钢表面图像分离成像方法示意图；\n[0017] 图3为本发明的光纤图像传导装置带钢端单元结构示意图；\n[0018] 图4为光纤阵列的光纤排列示意图；\n[0019] 图5为单个光纤头结构示意图；\n[0020] 图6为本发明的光纤图像传导装置图像传感器端单元结构示意图；\n[0021] 图7为本发明的实施例。\n[0022] 图中：1带钢端单元，2光缆，3图像传感器端单元，4图像传感器端光信号，5图像传感器，6带钢端光信号，7带钢，8辊子；9（传统）光源，10图像传感器；\n[0023] 101光学玻璃，102照明光源（LED光源），103光源角度微调机构，104光源托架，105保护壳体，106光纤阵列，107侧面滑槽，108冷却孔槽，109后端面滑槽，110冷却导管，111光缆输入端，112散热槽；\n[0024] 301图像传感器成像面，302（图像传感器端单元）光纤阵列，303（图像传感器端单元）保护壳体，304光缆输出端。305侧面滑槽，306后端面滑槽。\n具体实施方式\n[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。\n[0026] 参见图2、图3，一种带钢表面图像分离成像装置，包括图像传感器5和光纤图像传导装置，光纤图像传导装置由带钢端单元1、光缆2和图像传感器端单元3组成。\n[0027] 所述带钢端单元1包括保护壳体105、光纤阵列106、照明光源102和光源托架\n104；保护壳体105前端开口，开口处装有高透过性光学玻璃101，光学玻璃101与保护壳体\n105组成密封体，实现对光纤阵列106和照明光源102的保护，防止灰尘等污染性物质进入。\n[0028] 所述光纤阵列106由多根光纤均匀排列组成，光纤阵列106的光纤头安装在保护壳体105内的中部，光纤阵列106的光纤后端集成光纤束穿过保护壳体105后端部作为光缆输入端111，光缆2连接至图像传感器端单元3；光纤阵列106由M*N根光纤组成，构成一个矩形阵列，参见图4；光纤阵列106的每个光纤头部顶端均安装有微型透镜，增强了光纤的采光能力，实现对光线的聚集和增强，参见图5。 \n[0029] 所述光源托架104安装在保护壳体105内并置于光纤阵列106外围，光源托架104上安装有照明光源102，照明光源102与光纤阵列106的光纤头形成一定角度θ，所述夹角θ为10°- 30°为好，调整角度θ可通过光源角度微调机构103进行调节，只要旋转光源角度微调机构103中的若干个螺钉即可；所述照明光源102置于光纤阵列106的两侧，或者照明光源102置于光纤阵列106的任意一侧，可以根据实际需要选用。所述照明光源102为LED颗粒构成的条形光源，条形光源的端部布置有匀化橡胶，对LED颗粒光源进行均匀化处理，照明光源102用于增强带钢7的表面形态信号。照明光源102发出的照明光线穿过光学玻璃101照射在带钢7表面，由带钢7表面反射的光线穿过光学玻璃101后被光纤阵列106的光纤头吸收，经光缆2传导至图像传感器端单元3；\n[0030] 所述保护壳体105的尾部内开有冷却用孔槽108，孔槽108经冷却导管110通入冷却介质，将外界的冷却介质经冷却导管110引入到保护壳体105中进行冷却，冷却介质一般为压缩空气；在保护壳体105的尾部还开有加强散热的散热槽112。保护壳体105的侧面和后端面开有滑槽107、109，便于带钢端单元1的安装。\n[0031] 所述图像传感器端单元3包括保护壳体303、光纤阵列302，光纤阵列302的光纤头作为光缆输出端304，光缆输出端304穿过保护壳体303后端部进入图像传感器端单元\n3，光纤阵列302的光纤头安装在保护壳体303内的中部，保护壳体303前端开口，开口处安装有光学玻璃，该光学玻璃为图像传感器成像面301，即图像传感器5拍摄平面；带钢表面形貌信号经过光纤阵列302重组后，还原成带钢表面形态信号，此信号中带有光照亮度信息，在应用图像传感器5拍摄该平面时，无需再应用光源，参见图6。保护壳体303的侧面和后端面开有滑槽305、306，便于图像传感器端单元3的安装。\n[0032] 参见图2，一种带钢表面图像分离成像方法，是将带钢7表面形态通过自带光源的光纤图像传导装置转换成光学信号后传导至远处再还原成带钢表面形态信号，所述光纤图像传导装置由带钢端单元1、光缆2和图像传感器端单元3组成，带钢端单元1通过自带光源照射至带钢表面后吸收带钢表面反射的光信号6，从而获取带钢7表面形态信息，经光缆\n2传导给远处的图像传感器端单元3，图像传感器端单元3接受光缆2传递的带钢表面形貌的光学信号，该信号经过图像传感器端单元3内的光纤阵列重组后，还原成带钢表面形态信息，即图像传感器端光信号4，图像传感器5对还原后的带钢表面形态信号扫描拍摄成像后得到带钢表面形貌图像，获取带钢表面形态照片。\n[0033] 图7所示为本发明的具体实施例，在轧机出口处进行带钢表面质量在线检测时，由于轧机生产线空间非常紧凑，很难找到合适的位置进行检测系统安装。通过将本发明所提出的带钢表面图像进行分离成像，可以非常方便的克服上述实际困难，而不影响检测效果。\n[0034] 参见图7，将本发明的带钢端单元1近距离放置于轧机转向辊8母线上方，带钢端的光纤图像传导装置由多个单独的带钢端单元1构成，垂直于带钢7运动方向沿带钢横向排列，从而获取无振动的带钢表面形态，将获得的带钢表面形态信号通过光缆2传输到有足够空间的地方，应用图像传感器5对图像传感器端单元3的成像面301进行扫描成像，一个图像传感器端单元3成像面对应一个图像传感器5，从而为带钢表面质量检测系统输入清晰的带钢表面图像。\n[0035] 本发明的技术方案可以在冷热轧生产线上均可以实施。\n[0036] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。