CN111664810A - 型钢夹角检测与图像采集装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种型钢夹角检测与图像采集装置及其检测方法，属于型钢检测技术领域，装置包括：夹角检测组件、图像采集组件和电机控制组件。技术效果，本发明提供的型钢夹角检测与图像采集装置中，利用第一测距传感器和第二测距传感器可以计算得出型钢夹角角度，实现了夹角角度的自动检测，提高了检测效率；控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据可以计算得出行走单元的行进距离，控制电机驱动单元的启停，以实现测量不同型钢时拍摄单元的自适应调整，使得拍摄单元始终获取型钢夹角中心的图像信息。

Description

型钢夹角检测与图像采集装置及其检测方法

技术领域

本发明属于型钢检测技术领域，更具体地说，是涉及一种型钢夹角检测与图像采集装置及其检测方法。

背景技术

型钢可以应用以房屋建设、桥梁工程、厂房建设等多种建筑物中，起到较强的支撑作用。随着型钢的应用越来越广泛，对于型钢的承载能力要求也越来越高，型钢夹角部分是影响型钢承载能力的关键部分，对型钢的稳定性具有很大的作用。

通常，采用型钢夹角图像采集装置对被测型钢的中心图像进行采集，并利用角度测量工具测量被测型钢的夹角角度，以依次检测被测型钢的夹角是否符合生产要求。但是，传统的型钢夹角图像采集装置无法根据被测型钢夹角自适应地调整拍摄单元的位置，导致采集到的图像扭曲失真，且手动检测被测型钢的夹角角度效率较低。

因此，如何使图像采集自适应调整和提高检测效率是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种型钢夹角检测与图像采集装置及其检测方法，旨在解决如何使图像采集自适应调整和提高检测效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种型钢夹角检测与图像采集装置，包括：夹角检测组件，包括测量支撑架，以及设于所述测量支撑架的第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器和所述第二测距传感器沿高度方向间隔设置，所述第一测距传感器和所述第二测距传感器用以测量与型钢的距离以计算得出夹角角度信息；图像采集组件，包括与所述测量支撑架连接的圆弧支撑架，用以在所述圆弧支撑架上移动的行走单元，以及设于所述行走单元的拍摄单元，所述拍摄单元用以获取型钢的夹角图像信息；电机控制组件，包括与所述第一测距传感器和所述第二测距传感器电连接的控制器，以及与所述控制器电连接的电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述行走单元连接，所述控制器用以根据所述第一测距传感器和所述第二测距传感器的测量数据计算得出所述行走单元的行进距离，并控制所述电机驱动单元的启停。

作为本发明的另一实施例，所述测量支撑架包括与所述圆弧支撑架连接的水平架，以及与所述水平架连接的竖直架，所述竖直架设有所述第一测距传感器和所述第二测距传感器。

作为本发明的另一实施例，所述水平架的长度等于所述圆弧支撑架的半径，所述第一测距传感器与所述圆弧支撑架的圆心处于同一水平线，所述第二测距传感器高于所述第一测距传感器设置。

作为本发明的另一实施例，所述竖直架的长度等于所述圆弧支撑架的半径。

作为本发明的另一实施例，所述圆弧支撑架包括弧形齿条；所述行走单元包括设有所述拍摄单元的行走架，以及设于所述行走架且与所述弧形齿条啮合的多个行走齿轮，所述行走齿轮由所述电机驱动单元驱动。

作为本发明的另一实施例，所述圆弧支撑架包括弧形滑道；所述行走单元包括设有所述拍摄单元的行走架，以及设于所述行走架且与所述弧形滑道滑动配合的多个弧形滑块，所述弧形滑块由所述电机驱动单元驱动。

作为本发明的另一实施例，所述行走单元还包括设于所述行走架的锁紧件，所述锁紧件用以在所述行走单元停止时锁紧于所述圆弧支撑架。

作为本发明的另一实施例，所述型钢夹角检测与图像采集装置还包括与所述控制器和所述拍摄单元均电连接的显示屏，用以显示根据所述第一测距传感器和所述第二测距传感器的测量数据计算得出的夹角角度信息，以及所述拍摄单元获取的夹角图像信息。

本发明提供的型钢夹角检测与图像采集装置至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明提供的型钢夹角检测与图像采集装置中，利用第一测距传感器和第二测距传感器可以计算得出型钢夹角角度，实现了夹角角度的自动检测，提高了检测效率；控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据可以计算得出行走单元的行进距离，控制电机驱动单元的启停，以实现测量不同型钢时拍摄单元的自适应调整，使得拍摄单元始终获取型钢夹角中心的图像信息。

本发明还提供一种型钢夹角检测与图像采集装置的检测方法，包括以下步骤：将被测型钢放置于圆弧支撑架的圆心位置；第一测距传感器和第二测距传感器测量各自至被测型钢的距离，计算得出被测型钢的夹角角度；控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据计算得出行走单元的行进距离并控制电机驱动单元驱动行走单元移动至目标位置；拍摄单元获取被测型钢的夹角图像。

作为本发明的另一实施例，所述控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据计算得出行走单元的行进距离并控制电机驱动单元驱动行走单元移动至相应位置的步骤具体包括：设定测量支撑架与圆弧支撑架的连接点为原点，行走单元每次从原点开始移动，每次拍摄单元拍摄完成后，控制器控制行走单元复位，行进距离为自原点至目标位置的弧形距离；或者，行走单元第一次从原点开始移动，每次拍摄单元拍摄完成后，控制器控制行走单元移动至下一目标位置，行进距离为下一目标位置至原点之间的弧形距离与上一目标位置至原点之间的弧形距离的差值。

本发明提供的型钢夹角检测与图像采集装置的检测方法的技术效果与上述型钢夹角检测与图像采集装置的技术效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中型钢夹角检测与图像采集装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中型钢夹角检测与图像采集装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例中图像采集组件的局部结构示意图；

图4为本发明一实施例中型钢夹角检测与图像采集装置的检测方法的流程示意图。

图中：

10、型钢夹角检测与图像采集装置 20、被测型钢

100、夹角检测组件 110、测量支撑架 112、水平架

114、竖直架 120、第一测距传感器 130、第二测距传感器

200、图像采集组件 210、圆弧支撑架 212、弧形齿条

220、行走单元 222、行走架 224、行走齿轮

230、拍摄单元 300、电机控制组件 310、控制器

320、电机驱动单元 322、电机本体 324、传动齿轮

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用以限定本发明。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

请一并参阅图1至图4，现对本发明实施例提供的型钢夹角检测与图像采集装置10及其检测方法进行说明。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种型钢夹角检测与图像采集装置10，包括：夹角检测组件100，包括测量支撑架110，以及设于测量支撑架110的第一测距传感器120和第二测距传感器130，第一测距传感器120和第二测距传感器130沿高度方向间隔设置，第一测距传感器120和第二测距传感器130用以测量与型钢的距离以计算得出夹角角度信息；图像采集组件200，包括与测量支撑架110连接的圆弧支撑架210，用以在圆弧支撑架210上移动的行走单元220，以及设于行走单元220的拍摄单元230，拍摄单元230用以获取型钢的夹角图像信息；电机控制组件300，包括与第一测距传感器120和第二测距传感器130电连接的控制器310，以及与控制器310电连接的电机驱动单元320，电机驱动单元320与行走单元220连接，控制器310用以根据第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据计算得出行走单元220的行进距离，并控制电机驱动单元320的启停。

需要说明的是，本发明实施例中，对于被测型钢20的种类不做限制，可以是热轧H型钢等具有夹角的型钢类型。被测型钢20放置于圆弧支撑架210的圆心位置，拍摄单元230用以拍摄被测型钢20夹角中心的图像，也就是拍摄单元230处于被测型钢20夹角的角平分线上。多个被测型钢20被依次地放置于工作台，进行夹角检测与图像采集。本发明实施例中，电连接可以是有线连接，也可以是无线连接，通信连接等。

具体地，第一测距传感器120和第二测距传感器130可以采用激光测距传感器，也可以采用红外线测距传感器等。第一测距传感器120和第二测距传感器130沿高度方向间隔设置在测量支撑架110，能够分别测量各自至被测型钢20侧边的距离。

圆弧支撑架210的一端与测量支撑架110的一端连接，二者可以一体形成，也可以机械连接。圆弧支撑架210的半径为拍摄单元230拍摄效果最好的距离。以圆弧支撑架210与测量支撑架110的连接点为原点O，原点O与圆弧支撑架210的圆心的连线为竖直方向的连线。行走单元220能够带动拍摄单元230沿圆弧支撑架210移动，以适应性地获取不同被测型钢20的夹角图像信息。拍摄单元230具体可以是工业相机、摄像机等图像摄取装置。

控制器310具体包括控制模块和处理模块，控制模块可以接收或发送第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量信号，也可以接收或发送电机驱动单元320的启停信号。处理模块可以对第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据进行计算得到夹角角度信息和行走单元220的行进距离。控制器310可以采用微型控制器。

夹角角度和行进距离的计算公式具体如下：

第一测距传感器120与第二测距传感器130之间的距离设为H，为已知数据；圆弧支撑架210的半径设为R，为已知数据；第一测距传感器120与被测型钢20侧边的距离设为X1，第二测距传感器130与被测型钢20侧边的距离设为X2，行走单元220至原点O的弧形距离为L；被测型钢20侧边与竖直方向的夹角角度设为A，角平分线与竖直方向的夹角角度设为B，被测型钢20的夹角角度设为C。

如图1所示，当被测型钢20的夹角为钝角时，X1大于X2，根据三角函数公式可知，夹角角度A为：

被测型钢20的夹角角度C为：

夹角角度B为：

弧形距离L为：

如果行走单元220每次从原点O开始移动，则行进距离为L；如果行走单元220每次从前一目标位置移动至下一目标位置，则行进距离为两个弧形距离的差值。

如图2所示，当被测型钢20的夹角为锐角时，X1小于X2，根据三角函数公式可知，夹角角度A为：

被测型钢20的夹角角度C为：

夹角角度B为：

弧形距离L为：

如果行走单元220每次从原点O开始移动，则行进距离为L；如果行走单元220每次从前一目标位置移动至下一目标位置，则行进距离为两个弧形距离的差值。

根据上述计算公式可以得出被测型钢20的夹角角度和行走单元220的行进距离，实现夹角角度的自动检测和拍摄单元230的自适应调整，保证采集到的图像不失真。可以理解的是，每次拍摄单元230拍摄完成后，可以给控制器310传递信号，进行下一次夹角检测。

本发明实施例提供的型钢夹角检测与图像采集装置10至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明实施例提供的型钢夹角检测与图像采集装置10中，利用第一测距传感器120和第二测距传感器130可以计算得出型钢夹角角度，实现了夹角角度的自动检测，提高了检测效率；控制器310根据第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据可以计算得出行走单元220的行进距离，控制电机驱动单元320的启停，以实现测量不同型钢时拍摄单元230的自适应调整，使得拍摄单元230始终获取型钢夹角中心的图像信息。

请参阅图1和图2，作为本发明实施例的一种具体实施方式，测量支撑架110包括与圆弧支撑架210连接的水平架112，以及与水平架112连接的竖直架114，竖直架114设有第一测距传感器120和第二测距传感器130。水平架112可以与圆弧支撑架210一体形成，也可以机械连接。测量支撑架110和圆弧支撑架210可以由固定结构设置于工作台，并竖直设置。本实施例中，第一测距传感器120和第二测距传感器130采用激光测距传感器。如此设置，整体结构较为简单，能够节约原材料，降低生产成本，也能减少占地空间。

进一步地，水平架112的长度等于圆弧支撑架210的半径，第一测距传感器120与圆弧支撑架210的圆心处于同一水平线，第二测距传感器130高于第一测距传感器120设置。本实施例中，为了可以使被测型钢20处于圆心位置，可以将水平架112的长度设置为等于圆弧支撑架210的半径，将第一测距传感器120设置为与圆弧支撑架210的圆心处于同一水平线，如此设置，第一测距传感器120的测量数据为第一测距传感器120与圆心之间的距离，也就是第一测距传感器120与被测型钢20顶点之间的距离，如果测量数据不等于半径，则可以手动调整测量支撑架110和圆弧支撑架210的位置，或手动调整被测型钢20的放置位置，以提高被测型钢20在水平方向发生偏移时整个装置的鲁棒性和稳定性。此时，上述计算公式中测量数据X1为半径R。

进一步地，竖直架114的长度等于圆弧支撑架210的半径。为了节约原材料和降低生产成本，也为了使得测量支撑架110便于放置，将竖直架114的长度设置为圆弧支撑架210的半径，同时，圆弧支撑架210也采用四分之一圆，竖直架114和端部和圆弧支撑架210的端部是平齐的，可以直接平稳地安装于工作台，如此可以增加整体结构的协调性和一致性。

请参阅图3，作为本发明实施例的一种具体实施方式，圆弧支撑架210包括弧形齿条212；行走单元220包括设有拍摄单元230的行走架222，以及设于行走架222且与弧形齿条212啮合的多个行走齿轮224，行走齿轮224由电机驱动单元320驱动。具体地，圆弧支撑架210可以包括一对弧形齿条212，以增加滑动的稳定性和可靠性。行走架222用以安装拍摄单元230和行走齿轮224，多个行走齿轮224分别与对应的弧形齿条212啮合。电机驱动单元320包括电机本体322和传动齿轮324，电机本体322设置于行走架222，电机本体322带动传动齿轮324旋转，传动齿轮324与其中之一行走齿轮224啮合，可以带动行走架222沿弧形齿条212移动，实现拍摄单元230的自适应调整。电机本体322可以采用步进电机。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，圆弧支撑架210包括弧形滑道；行走单元220包括设有拍摄单元230的行走架222，以及设于行走架222且与弧形滑道滑动配合的多个弧形滑块，弧形滑块由电机驱动单元320驱动。具体地，圆弧支撑架210可以包括一对弧形滑道，以增加滑动的稳定性和可靠性。行走架222用以安装拍摄单元230和弧形滑块，多个弧形滑块分别与对应的弧形滑道滑动配合。电机驱动单元320包括电机本体和凸轮结构或滚珠丝杠结构等，电机本体设置于行走架222，凸轮结构或滚珠丝杠结构等可以将旋转变为直线运动，凸轮结构于滚珠丝杠结构可以驱动弧形滑块沿弧形滑道滑动，实现拍摄单元230的自适应调整。

进一步地，行走单元220还包括设于行走架222的锁紧件，锁紧件用以在行走单元220停止时锁紧于圆弧支撑架210。为了避免图像采集组件200在重力作用下沿圆弧支撑架210发生移动，行走单元220还包括设于行走架222的锁紧件，当行走单元220移动至目标位置时，则通过手动或自动地方式使锁紧件锁紧于圆弧支撑架210，避免行走单元220相对于圆弧支撑架210发生偏移。锁紧件具体可以是具有自动开关的卡环，利用卡环的开合卡紧在圆弧支撑架210上。锁紧件具体也可以是具有自动开关的凸块，凸块可以改变位置以抵接行走齿轮224或弧形滑块，避免行走齿轮224或弧形滑块的移动。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，型钢夹角检测与图像采集装置10还包括与控制器310和拍摄单元230均电连接的显示屏，用以显示根据第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据计算得出的夹角角度信息，以及拍摄单元230获取的夹角图像信息。如此设置，操作人员可以及时地从显示屏上获取夹角角度信息和夹角图像信息。此外，型钢夹角检测与图像采集装置10还包括存储器，用以存储夹角角度信息和夹角图像信息，以便于存储备份和数据收集。

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种型钢夹角检测与图像采集装置10的检测方法，包括以下步骤：

S100、将被测型钢放置于圆弧支撑架的圆心位置。

具体地，被测型钢20依次地被放置到工作台上，且工作台可以设有对应圆弧支撑架210的圆心位置的圆心标记。

S200、第一测距传感器和第二测距传感器测量各自至被测型钢的距离，计算得出被测型钢的夹角角度。

具体地，第一测距传感器120和第二测距传感器130可以采用激光测距传感器，分别测量各自至被测型钢20侧边的距离，从而计算得出被测型钢20的夹角角度。

S300、控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据计算得出行走单元的行进距离并控制电机驱动单元驱动行走单元移动至目标位置。

具体地，控制器310可以接收第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据，从而计算得出行走单元220的行进距离，进而控制电机驱动单元320的启停，使得行走单元220移动至目标位置。

S400、拍摄单元获取被测型钢的夹角图像。

具体地，当行走单元220移动至目标位置后，拍摄单元230进行拍摄以获取被测型钢20的夹角图像。

根据上述被测型钢20的夹角角度的计算公式和行走单元220的行进距离的计算公式，可以计算出被测型钢20的夹角角度和行走单元220的行进距离。具体计算公式与上述计算公式相同，在此不再赘述。

本发明提供的型钢夹角检测与图像采集装置10的检测方法至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明实施例提供的型钢夹角检测与图像采集装置10的检测方法中，利用第一测距传感器120和第二测距传感器130可以计算得出型钢夹角角度，实现了夹角角度的自动检测，提高了检测效率；控制器310根据第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据可以计算得出行走单元220的行进距离，控制电机驱动单元320的启停，以实现测量不同型钢时拍摄单元230的自适应调整，使得拍摄单元230始终获取型钢夹角中心的图像信息。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，控制器310根据第一测距传感器120和第二测距传感器130的测量数据计算得出行走单元220的行进距离并控制电机驱动单元320驱动行走单元220移动至相应位置的步骤具体包括：设定测量支撑架110与圆弧支撑架210的连接点为原点O，行走单元220每次从原点O开始移动，每次拍摄单元230拍摄完成后，控制器310控制行走单元220复位，行进距离为自原点O至目标位置的弧形距离。此时，行走单元220的行进距离为弧形距离L。

或者，行走单元220第一次从原点O开始移动，每次拍摄单元230拍摄完成后，控制器310控制行走单元220移动至下一目标位置，行进距离为下一目标位置至原点O之间的弧形距离与上一目标位置至原点O之间的弧形距离的差值。此时，行走单元220的行进距离为下一弧形距离与上一弧形距离的差值。

上述两种行走单元220的移动方式均可以使得拍摄单元230自适应地调整位置，以保证采集到的图像不失真，提高被测型钢20的夹角图像采集质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，包括：

夹角检测组件，包括测量支撑架，以及设于所述测量支撑架的第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器和所述第二测距传感器沿高度方向间隔设置，所述第一测距传感器和所述第二测距传感器用以测量与型钢的距离以计算得出夹角角度信息；

图像采集组件，包括与所述测量支撑架连接的圆弧支撑架，用以在所述圆弧支撑架上移动的行走单元，以及设于所述行走单元的拍摄单元，所述拍摄单元用以获取型钢的夹角图像信息；

电机控制组件，包括与所述第一测距传感器和所述第二测距传感器电连接的控制器，以及与所述控制器电连接的电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述行走单元连接，所述控制器用以根据所述第一测距传感器和所述第二测距传感器的测量数据计算得出所述行走单元的行进距离，并控制所述电机驱动单元的启停。

2.如权利要求1所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，所述测量支撑架包括与所述圆弧支撑架连接的水平架，以及与所述水平架连接的竖直架，所述竖直架设有所述第一测距传感器和所述第二测距传感器。

3.如权利要求2所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，所述水平架的长度等于所述圆弧支撑架的半径，所述第一测距传感器与所述圆弧支撑架的圆心处于同一水平线，所述第二测距传感器高于所述第一测距传感器设置。

4.如权利要求2或3所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，所述竖直架的长度等于所述圆弧支撑架的半径。

5.如权利要求1所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，所述圆弧支撑架包括弧形齿条；所述行走单元包括设有所述拍摄单元的行走架，以及设于所述行走架且与所述弧形齿条啮合的多个行走齿轮，所述行走齿轮由所述电机驱动单元驱动。

6.如权利要求1所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，所述圆弧支撑架包括弧形滑道；所述行走单元包括设有所述拍摄单元的行走架，以及设于所述行走架且与所述弧形滑道滑动配合的多个弧形滑块，所述弧形滑块由所述电机驱动单元驱动。

7.如权利要求5或6所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，所述行走单元还包括设于所述行走架的锁紧件，所述锁紧件用以在所述行走单元停止时锁紧于所述圆弧支撑架。

8.如权利要求1所述的型钢夹角检测与图像采集装置，其特征在于，还包括与所述控制器和所述拍摄单元均电连接的显示屏，用以显示根据所述第一测距传感器和所述第二测距传感器的测量数据计算得出的夹角角度信息，以及所述拍摄单元获取的夹角图像信息。

9.如权利要求1至8任一项所述的型钢夹角检测与图像采集装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将被测型钢放置于圆弧支撑架的圆心位置；

第一测距传感器和第二测距传感器测量各自至被测型钢的距离，计算得出被测型钢的夹角角度；

控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据计算得出行走单元的行进距离并控制电机驱动单元驱动行走单元移动至目标位置；

拍摄单元获取被测型钢的夹角图像。

10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述控制器根据第一测距传感器和第二测距传感器的测量数据计算得出行走单元的行进距离并控制电机驱动单元驱动行走单元移动至相应位置的步骤具体包括：

设定测量支撑架与圆弧支撑架的连接点为原点，行走单元每次从原点开始移动，每次拍摄单元拍摄完成后，控制器控制行走单元复位，行进距离为自原点至目标位置的弧形距离；

或者，行走单元第一次从原点开始移动，每次拍摄单元拍摄完成后，控制器控制行走单元移动至下一目标位置，行进距离为下一目标位置至原点之间的弧形距离与上一目标位置至原点之间的弧形距离的差值。

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