方矩形冷弯空心型钢是众多钢材品种中的一种,在铁道车辆、输电铁塔、建筑用钢等领域应用十分广泛,以其为原料的设备的工作状态和工作寿命取决于其生产质量的好坏。因此如何精准、快速的对方矩形冷弯空心型钢进行质量检测,是当前迫待解决的重要问题。由于弯角外圆弧半径大小作为方矩形冷弯空心型钢最为重要的参数之一,因此开展研究线结构光方矩形钢管弯角检测技术,设计高准确性、低成本的检测系统是本文研究的立足点。本文基于CCD摄像机拍摄线激光器投射在方矩形钢管弯角上的畸变图像,并利用系统标定结果以及相关的数学模型,实现了方矩形钢管弯角外圆弧半径检测,成功搭建了基于线结构光的方矩形钢管弯角外圆弧半径测量系统。本文的主要工作如下:(1)分析了现有的激光条纹中心检测和图像预处理的方法。通过分析对比,选择了Steger算法作为中心线提取方法,以及自适应阈值法作为图像预处理方法。针对工业背景中当光条纹宽度发生明显形变时,传统Steger算法不能精准的提取条纹中心线的问题,研究了一种改进Steger算法的自适应激光条纹中心线提取方法,实验结果证明了与其他算法相比,提出的改进算法提高了光条中心线检测的稳定性和精度。(2)推导了CCD摄像机成像模型,明确了4个坐标系间的变换,及CCD摄像机内参数、光平面等标定方法。由于光平面不垂直于被测方矩形钢管,所以被测方矩形钢管弯角表面上的光条为部分椭圆弧线,通过建立与方矩形钢管中心线垂直的虚拟平面,可方便弯角外圆弧半径的拟合检测。(3)以虚拟平面为坐标平面分析了现有的圆拟合算法。在实际工业背景下,针对需要拟合的圆弧段小、圆弧不均匀、有干扰点等情况,提出改进随机Hough变换的小段圆弧弯角检测算法。该算法先对圆弧准确定位提取,然后利用圆的特性和梯度算法,减小了无效积累,达到了更高效识别效果。(4)设计完成了方矩形钢管弯角外圆弧半径测量系统。首先确定检测方案,其次根据测量指标选择相关设备,然后根据被测方矩形钢管的弯角大小和主要设备的参数,完成测量系统实验平台的搭建,最后完成了相关软件程序编写并设计实验,实现了检测系统对方矩形钢管弯角外圆弧半径的初步测量。通过测量多种不同规格的方矩形钢管,实验结果证明了设计的检测系统在测量不同规格的方矩形钢管时,最大测量误差稳定在±0.2mm,能达到±0.5mm的企业生产工艺技术指标要求,产品达到了国标要求。