[發(fā)明專利]基于可見光圖像及深度圖像識(shí)別技術(shù)的加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711240775.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN108050843B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡煒;周登科;祝兵權(quán);葉理德;吉青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶南方工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F27D3/00
• 分類號(hào): F27D3/00;F27D3/02;F27D19/00;G06T7/11
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;楊曉燕

1.基于可見光圖像及深度圖像識(shí)別技術(shù)的加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)，包括上料臺(tái)架、擋鋼鉤、撥鋼叉和輸送輥道，擋鋼鉤設(shè)置于上料臺(tái)架一側(cè)，輸送輥道用于將鋼坯由上料臺(tái)架輸送到撥鋼叉，其特征在于：還包括兩臺(tái)景深相機(jī)、兩套LED光源、自動(dòng)控制單元和上料臺(tái)架電控系統(tǒng)，所述兩臺(tái)景深相機(jī)安裝在上料臺(tái)架出口兩側(cè)，用于拍攝鋼坯由上料臺(tái)架到撥鋼叉輸送過程中鋼坯斷面的可見光圖像，并計(jì)算出可見光圖像中各個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體到相機(jī)的距離，即同時(shí)輸出一張可見光圖像和與可見光圖像對(duì)應(yīng)的深度圖像；所述兩套LED光源分別靠近一臺(tái)景深相機(jī)設(shè)置并對(duì)準(zhǔn)鋼坯斷面照射，用于在暗光條件下輔助景深相機(jī)的照明；所述自動(dòng)控制單元與景深相機(jī)及上料臺(tái)架電控系統(tǒng)連接，所述上料臺(tái)架電控系統(tǒng)與上料臺(tái)架、擋鋼鉤、撥鋼叉連接；

所述自動(dòng)控制單元包含圖像處理模塊、決策模塊和通訊模塊，所述圖像處理模塊用于定時(shí)觸發(fā)景深相機(jī)進(jìn)行拍攝，并讀取景深相機(jī)拍攝到的可見光圖像和深度圖像，然后并逐幀的對(duì)兩幅圖像進(jìn)行分析；所述決策模塊根據(jù)圖像處理模塊的分析結(jié)果生成上料臺(tái)架和撥鋼叉的動(dòng)作指令；所述通訊模塊將決策模塊產(chǎn)生的動(dòng)作指令發(fā)送至上料臺(tái)架電控系統(tǒng)，上料臺(tái)架電控系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)作指令控制上料臺(tái)架、擋鋼鉤和撥鋼叉動(dòng)作；

所述圖像處理模塊包括：

候選模塊，用于在可見光圖像上使用亮度分割和顏色分割技術(shù)進(jìn)行預(yù)分割，從畫面中分割出滿足預(yù)設(shè)的鋼坯灰度和顏色特征的候選區(qū)域Rp；

分割模塊，用于對(duì)候選區(qū)域Rp使用形狀匹配技術(shù)進(jìn)行形狀匹配和過濾，從畫面中分割出滿足預(yù)設(shè)的鋼坯形狀特征的分割區(qū)域Rq；

鋼坯區(qū)域計(jì)算模塊，用于在深度圖像上計(jì)算出Rq所包圍區(qū)域的距離平均值M和方差Std，對(duì)方差Std限幅，限幅值結(jié)果為S，從分割區(qū)域Rq中去除距離數(shù)值小于M-2.58S或大于M+2.58S的區(qū)域，得到鋼坯區(qū)域Rs；

距離信號(hào)計(jì)算模塊，用于根據(jù)鋼坯區(qū)域Rs的分析結(jié)果計(jì)算出成排鋼坯中距離上料臺(tái)架出口最近的鋼坯橫截面邊緣的位置并根據(jù)預(yù)設(shè)的擋鋼鉤位置計(jì)算出兩臺(tái)景深相機(jī)拍攝的圖像中鋼坯橫截面邊緣到擋鋼鉤的距離信號(hào)P1；

鋼坯信號(hào)生成模塊，用于結(jié)合兩個(gè)鋼坯橫截面邊緣到擋鋼鉤的距離信號(hào)P1，生成鋼坯兩端對(duì)齊信號(hào)S1、鋼坯到達(dá)出口信號(hào)S2，并根據(jù)鋼坯區(qū)域分析結(jié)果掃描預(yù)設(shè)的撥鋼叉區(qū)域得到撥鋼叉上有鋼坯信號(hào)S3；當(dāng)兩個(gè)鋼坯橫截面邊緣到擋鋼鉤的距離信號(hào)P1都小于預(yù)設(shè)值且兩者之差小于預(yù)設(shè)值時(shí)生成鋼坯兩端對(duì)齊信號(hào)S1；當(dāng)兩個(gè)鋼坯橫截面邊緣到擋鋼鉤的距離信號(hào)P1都大于預(yù)設(shè)值時(shí)生成鋼坯到達(dá)出口信號(hào)S2，預(yù)設(shè)值是指鋼坯兩端對(duì)齊的偏差值；

所述決策模塊包括：

第一S3信號(hào)判斷模塊，用于判斷是否收到撥鋼叉上有鋼坯信號(hào)S3，如果是，產(chǎn)生撥鋼叉撥鋼指令C5，向輸送輥道撥鋼后再返回循環(huán)判斷撥鋼叉上是否有鋼坯；如果否，產(chǎn)生臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置前進(jìn)指令C1，臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)鋼坯向前移動(dòng)；

S1信號(hào)判斷模塊，用于在臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)鋼坯向前移動(dòng)時(shí)，判斷是否收到鋼坯兩端對(duì)齊信號(hào)S1，如果是，產(chǎn)生擋鋼鉤降下指令C2；如果否，返回臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置前進(jìn)指令C1，臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置繼續(xù)驅(qū)動(dòng)鋼坯向前移動(dòng)；

S2信號(hào)判斷模塊，用于在產(chǎn)生擋鋼鉤降下指令C2后，判斷是否收到鋼坯到達(dá)出口信號(hào)S2，如果是，產(chǎn)生臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置停止指令C3，驅(qū)動(dòng)裝置停止，鋼坯依靠慣性和自重滑落到撥鋼叉上，繼續(xù)判斷是否收到撥鋼叉上有鋼坯信號(hào)S3；如果否，返回?fù)蹁撱^降下指令C2；

第二S3信號(hào)判斷模塊，用于在產(chǎn)生臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置停止指令C3后，判斷是否收到撥鋼叉上有鋼坯信號(hào)S3，如果是，說明鋼坯已經(jīng)滑落到了撥鋼叉上，產(chǎn)生擋鋼鉤抬起指令C4，延時(shí)產(chǎn)生撥鋼叉撥鋼指令C5，并返回通過S1信號(hào)判斷模塊判斷是否收到鋼坯兩端對(duì)齊信號(hào)S1；如果否，返回產(chǎn)生臺(tái)架驅(qū)動(dòng)裝置停止指令C3。

2.如權(quán)利要求1所述的基于可見光圖像及深度圖像識(shí)別技術(shù)的加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)，其特征在于：所述景深相機(jī)采用雙目立體相機(jī)、配置激光掃描的可見光相機(jī)或者結(jié)構(gòu)光相機(jī)。

3.如權(quán)利要求1所述的基于可見光圖像及深度圖像識(shí)別技術(shù)的加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)，其特征在于：所述兩臺(tái)景深相機(jī)平行于鋼坯斷面設(shè)置。