[發明專利]基于機器視覺的板坯翹曲檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010313834.3
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111521129B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 徐冬;靳光胤;楊荃;王曉晨;劉洋;孫友昭;賀貴賢
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種基于機器視覺的板坯翹曲檢測裝置及方法，屬于冶金檢測技術領域。該裝置包括面陣相機、線結構光光源、數據處理服務器、顯示器、PLC控制器、光源支架、相機支架、水冷設備和對射式金屬檢測器，該裝置使用線結構光光源將線結構光投射到板坯上表面中部，面陣相機采集板坯上表面的線結構光圖像。進而標定光平面方程。采用骨架提取算法獲得圖像光條中心坐標，再通過坐標轉換將圖像坐標轉換至基準坐標。最終通過圖像拼接在基準坐標系中繪制出的板坯翹曲圖，并分析和計算板坯頭部、尾部的翹曲形式及特征參數。該裝置測量精度高、速度快，整體結構簡潔，安裝維護方便，符合工業實時性的要求。

技術領域

本發明涉及冶金檢測技術領域，特別是指一種基于機器視覺的板坯翹曲檢測裝置及方法。

背景技術

熱軋帶鋼在軋制過程中，受板坯上下表溫差、上下輥徑差、輥速差以及變形速率等因素的影響，經常會造成軋制過程中，板坯產生翹頭或扣頭的現象，從而影響板坯質量，嚴重時會導致廢鋼、停產整修。板坯翹頭，在這種情況下板坯頭部會撞擊上工作輥，造成上工作輥損壞，并進一步破壞板形。板坯扣頭，在這種情況下板坯在重力的作用下會撞擊輥道和下工作輥，造成輥道、下工作輥的損壞，并嚴重破壞板形。因此，為了在評價、控制和改善熱軋中間坯長度方向的翹曲情況，必須要建立相應的板坯翹曲檢測系統。在過去的熱軋生產過程中，板坯翹曲控制主要依靠操作工的觀察來控制后續軋制，這大大增加了板坯翹曲控制不確定性，最終導致控制效果不穩定，不能根據各種不同的翹曲狀況進行精確的調控。

近年來隨著機器視覺技術的高速發展，機器視覺在各種工業領域的引用也愈加廣泛，并且在視覺檢測方面也非常突出，例如利用線結構光或者光柵來測量目標物體，并在計算機中還原其三維坐標。同時由于線結構光檢測精度高、無接觸、速度快，穩定型好等特點，在一些測量、檢測領域得到了廣泛應用。專利一(粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置及方法，CN200910052973.9)提出了一種機械式的檢測裝置，對熱軋帶鋼翹扣頭進行檢測。其原理是在輥道上下方安裝測量桿，如果板坯產生翹扣頭，就會撞擊到測量桿，進而通過測量桿的偏轉進行檢測。該方法雖然能夠對板坯翹扣頭進行檢測，但是不能對板坯的翹曲曲線進行詳細的解析和精確的控制。專利二(一種厚板坯翹扣頭的控制方法，CN201810140244.8)提出了一種利用紅外攝像儀作為板坯翹扣頭的測量工具，并利用其平均值作為板坯翹曲數據，雖然該方法速度快，但是精度不高，同時也不能精確地描述翹曲情況。文獻一(基于圖像測量的熱軋板坯翹扣頭控制系統設計與實現，沈際海)提出了一種通過圖像對翹扣頭的檢測技術，該方法利用圖像與實物的比例關系來完成翹扣頭的檢測，雖然能夠完成在線檢測，但是精度不高。

發明內容

本發明針對現有檢測方法精度不高等問題，提供一種基于機器視覺的板坯翹曲檢測裝置及方法。

該裝置包括面陣相機、線結構光光源、數據處理服務器、顯示器、PLC控制器、光源支架、相機支架、水冷設備和對射式金屬檢測器，相機支架安裝在軋機入口、出口的輥道操作側外部，面陣相機安裝在相機支架內部，傾斜向下拍攝軋機兩側的輥道，通過千兆以太網將采集的圖像數據傳遞給數據處理服務器，光源支架安裝在軋機入口、出口的輥道傳動側外部，線結構光光源安裝在光源支架上，傾斜向下將線結構光投射至輥道中心位置，顯示器連接數據處理服務器，數據處理服務器通過千兆以太網與PLC控制器連接，PLC控制器通過信號線與線結構光光源、面陣相機、對射式金屬檢測器及粗軋一級控制PLC連接，分別控制線結構光光源的開關、面陣相機的拍照開關、對射式金屬檢測器的通斷狀態及獲取板坯軋制數據。其中，面陣相機有兩個，分別為面陣相機A和面陣相機B，線結構光光源有兩個，分別為線結構光光源A和線結構光光源B，對射式金屬檢測器有四個，分別為對射式金屬檢測器A、對射式金屬檢測器B、對射式金屬檢測器C和對射式金屬檢測器D，面陣相機A和面陣相機B連接水冷設備A，線結構光光源A和線結構光光源B連接水冷設備B。