[發明專利]基于機器視覺的耐火磚測量系統

有效

• 申請號: 201910195093.0
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN110286124B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 曹衍龍;張遠松;楊將新;王敬;孫安順;董獻瑞
• 申請（專利權）人: 浙江大學山東工業技術研究院
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/24;G01B11/30
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 杜放

本發明公開了基于機器視覺的耐火磚測量系統，包括基于機器視覺的耐火磚測量裝置和基于機器視覺的耐火磚測量方法。本發明提供了一種無需在受測端面涂色就能夠檢測耐火磚的外形幾何尺寸，并且能獲得耐火磚的表面劃痕信息、深度缺陷信息以及表面傾斜角的基于機器視覺的耐火磚測量系統。

技術領域

本發明涉及一種基于機器視覺的耐火測量系統。

技術背景

耐火磚是一種用耐火黏土或其他耐火原料燒制呈的定型耐火材料，主要用于砌冶煉爐或鋼水包，能耐1580℃-1770℃的高溫。在耐火磚的生產線上，產品下線裝箱之前，長期以來都是依靠人工使用卷尺手動測量，肉眼評判深度缺陷，如耐火磚的缺角、缺棱以及麻面等。

而耐火磚生產過程中，粉塵煙霧較大，壓機的振動噪音等對工人的身心健康危害較大，而且很多缺陷都是工人依靠經驗判斷，受主觀影響較大，無法建立一個統一的評判標準。此外，大批量生產過程中該工序不僅要消耗大量勞動成本，而且重復、單調的測量觀察工作極易引起人員疲勞，容易出現誤判，若個別不良品混入整批成品中，會給工廠帶來嚴重經濟損失，甚至嚴重影響鋼鐵的生產。因此，整個耐火磚的生產過程極其需要一套自動化的在線檢測裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無需在受測端面涂色就能夠檢測耐火磚的外形幾何尺寸，并且能獲得耐火磚的表面劃痕信息、深度缺陷信息以及表面傾斜角的基于機器視覺的耐火磚測量系統。

基于機器視覺的耐火磚測量裝置，包括圖像采集模塊，控制模塊，圖像處理模塊和反饋模塊，圖像采集模塊具有底座，底座上設有承載三結構光激光傳感器的導軌，步進電機通過聯軸器帶動三結構光激光傳感器移動，承載耐火磚的轉臺固定于底座，三結構光激光傳感器對準耐火磚的待測表面并掃描待測耐火磚的4個端面；控制模塊的輸入端與圖像采集模塊連接，控制模塊的輸出端分別與圖像處理模塊和反饋模塊連接，反饋模塊包括行程開關，和執行剔除篩選操作的機械手；

圖像采集模塊采集耐火磚圖像信息，圖像處理模塊獲取耐火磚圖像信息，并對耐火磚圖像信息進行分析，控制模塊獲得分析結果，控制模塊將分析結果反饋至反饋模塊。

基于機器視覺的耐火磚測量方法，包含以下步驟：

步驟1、搭建耐火磚測量裝置，將耐火磚放置在可轉動的轉臺上，使耐火磚的待測量表面正對三結構光激光傳感器的位置，使導軌平動，三結構光激光傳感器掃描耐火磚的待測量表面，以獲取灰度信息和高度信息融合的耐火磚的原始彩色圖像；

步驟2、對原始彩色圖像濾波降噪，并分割出耐火磚所在的連通域，獲得耐火磚連通域圖像；

步驟3、對耐火磚連通域圖像進行形態學處理，獲得消除孤立噪聲的修正后耐火磚圖像；對修正后耐火磚圖像進行邊緣檢測，獲得邊界直線段以及相鄰直線段的交點，以相鄰兩個交點之間的距離作為耐火磚的邊界尺寸；

和、或步驟4、耐火磚連通域圖像進行通道分離，獲得G通道圖像，對G通道圖像進行頻域濾波增強獲得時頻域圖像，對時頻域圖像識別所有連通域，根據連通域參數確定劃痕區域；

和、或步驟5、采集耐火磚的彩色點云數據，對耐火磚所測上表面進行擬合，沿其上表面法向對點云數據進行高度分割，設置高度范圍以篩選出耐火磚的深度缺陷；

和、或步驟6、采集耐火磚的彩色點云數據，對耐火磚所測上表面進行擬合得到擬合平面，獲取擬合平面的法向量并計算表面傾斜角；

步驟7、使轉臺轉動到耐火磚的下一檢測面，重復執行步驟1-7。

進一步，根據兩遍掃描法獲取連通域，包括以下操作：對耐火磚閾值圖像進行第一遍掃描，賦予每個像素位置一個標簽，賦予同一個連通域內的像素集合一個或多個不同標簽，合并屬于同一個連通域但具有不同值的標簽；

對耐火磚閾值圖像進行第二遍掃描，將具有相等關系的相同標簽所標記的像素歸為一個連通域，賦予連通域一個相同的標簽。