热轧带钢平直度ccd检测方法及装置研究

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1、热轧带钢平直度CCD检测方法及装置研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：文聪指导教师：欧阳奇教授副导师：宋永端教授专业：控制科学与工程学科门类：工学重庆大学自动化学院二O一六年四月StudyonFlatnessMeasurementMethodandEquipmentBasedonCCDforHot-rolledStripsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWenCongSupervisedby

2、Prof.OuyangQiAssistantlySupervisedbyProf.SongYongduanSpecialty:ControlScienceandEngineeringCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2016中文摘要摘要带钢是我国最重要的钢材产品之一，是国民经济中重要一环。带钢的生产工艺主要包括冷轧和热轧，钢铁市场由冷轧向热轧发展。平直度作为带钢板形控制中的重要指标，其检测技术一直是国内外研究的热点和难点，并且向着在线实时的方向发展。为了快速获取高精度的热轧带钢平直度信息，本文首

3、先根据平直度的定义将平直度检测转化为带钢表面高度的检测；然后利用非接触式的激光三角法，围绕快速获取高精度带钢表面高度，进行了相关研究；最后设计检测系统，并在工业上应用。论文主要研究内容和成果如下：首先，研究相机的标定方法。建立镜头畸变模型，分析相机成像的过程，并求解出畸变参数，用于镜头畸变的校正；在校正镜头畸变的基础上，提出平直度检测快速标定方法，结合梯形畸变校正可以获得高精度检测结果；在使用的标定方法基础上，根据实际情况进行进一步优化，并设计一体化装置。在精度和可行性方面进行实验验证。其次，研究快速精确提取激光条纹的方法。首先为获取清晰、易处理的激光条纹图像，对灰度图像的获取、激

4、光条纹清晰度评价进行研究，得到绿色通道的灰度图像在使用绿色激光线的条件下效果更好，并提出一种灵敏性更优的激光条纹清晰度评价函数，用于控制相机曝光时间获取清晰激光条纹图像；然后使用基于Otsu算法的激光边缘扫描法来快速获取激光线的整数边缘，计算简便、快速；最后使用灰度重心法来获取亚像素精度的激光线边缘。然后，研究外在因素对检测精度的影响。从相机安装的俯仰角、标定使用的棋盘格的数目大小、光照条件、硬件的选型几个方面，研究其对检测系统精度的影响，并对应提出优化方法。最后，搭建完整的检测系统，并应用于工业现场中。设计系统的软件、硬件，结合不同的现场进行相应的调整，实现平直度在线实时检测。关

5、键词：热轧带钢，平直度检测，激光三角法，图像处理I英文摘要ABSTRACTStripsteelisoneofthemostimportantsteelproductsandisalsoanessentialpartinthenationaleconomy.Stripsteelproductscanbedividedintotwotypes,namelyhot-rolledstripsandcold-rolledstrips.Currently,thehot-rolledstripsaremorepopularinthemarket.Asanimportantindicatorins

6、hapecontrol,flatnessmeasurementhasbeenresearchedforitsdifficultytoachieveinfactory.Inordertoobtainhigh-precisionflatnessinafastway,theflatnessmeasurementisturnedintoheightinspectionfirstly;thenthelasertriangulationisusedtodetecttheheightofthesteel;finally,adetectionsystemisdesignedtoapplyinthe

7、steelmills.Themaincontributionsofthispapercanbesummarizedasfollow:Thecalibrationalgorithmofcameraisinvestigated.Firstly,thelensdistortionmodelisestablishedandtheimagingsystemisanalyzedtosolvethedistortioncoefficient,whichcanbeusedtocorr