[發明專利]一種基于機器視覺的寬厚板剪切排樣方法

有效

• 申請號: 202010461045.4
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111462119B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 李旭;董梓碩;李濤;周平;曹劍釗;李慶華;張殿華
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/60;G06T7/62;G06T7/80;G06T5/00;G06T5/20;G06T5/30
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明提供一種基于機器視覺的寬厚板剪切排樣方法。利用機器視覺技術得到寬厚板的精確輪廓數據，并利用該數據對成型后的寬厚板分類并進行剪切線的劃分，特別在寬厚板發生短尺時，采用混合遺傳排樣方法，將短尺的訂單和寬厚板數據加入待排樣訂單集中，并根據實際剪切情況建立排樣模型，并將啟發式的排樣策略融入遺傳算法中進行搜索，從而得到所建立排樣模型的最優解；本發明可有效提高寬厚板剪切流程的成材率，降低寬厚板切損率，而且具有簡單高效、計算速度快等優點。

技術領域

本發明冶金自動化生產與檢測技術領域，尤其涉及一種基于機器視覺的寬厚板剪切排樣方法。

背景技術

在寬厚板成型過程中，板坯的頭尾部及側面會由于缺少外端的牽引，發生較為嚴重的塑性變形，使得軋制成品的平面形狀偏離矩形形狀，需要后續的精整以及剪切工序使其滿足訂單所需的規格。

寬厚板在邊部裁剪后需要將其粗分成多段以滿足訂單的需求。但是在寬厚板粗分時，除了原料本身的材料外，使用的原料尺寸與產品要求的尺寸可能各不相同。但在目前實際寬厚板剪切線生產過程中，相關的操作人員僅僅依據相關訂單數據并根據自己的經驗對鋼板進行切分操作，在鋼板發生短尺現象時，就會造成訂單無法切分完全且切損量過大。尤其是在訂單較多且訂單種類不一時，往往造成了比較大的剪切損失。同時，由于剪切粗分往往只靠工作人員的經驗操作，這種切割方式既會使得切損較大，又會使得企業對相關的剪切數據難以進行保存，企業數據的流通變得十分困難。所以，寬厚板剪切策略的優化也成為了寬厚板生產過程中急需解決的難題。

近年來，攝像技術得到了長足進展，同時智能優化算法的發展也使得寬厚板的優化剪切成為可能。因此基于形狀識別的智能剪切系統的概念就應運而生，在寬厚板非正常情況下，以盡量少的原料、盡可能小的加工成本和切割損失達到生產目標就變得具有較高的經濟價值。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于機器視覺的寬厚板剪切排樣方法，包括如下步驟：

步驟1：根據標定的相機內參，計算出相機采集到的寬厚板圖像中單位像素的長度σ；

步驟2：對采集到的寬厚板圖像進行畸變校正，得到畸變校正處理后的寬厚板圖像；

步驟3：提取畸變校正處理后的寬厚板圖像的輪廓數據；

步驟4：在輪廓數據中，判斷屬于頭、尾部不規則區域的輪廓數據點，將不規則區域的輪廓數據點從輪廓數據中刪除，剩余的輪廓數據點記為規則區域輪廓數據點，并將去除頭、尾部不規則區域的寬厚板稱為剩余寬厚板；

步驟5：計算剩余寬厚板的寬度、有效長度、以及側彎量，并判斷是否需要進行排樣操作；

步驟6：為需要進行排樣操作的寬厚板歸類，將厚度、材料以及加工工藝均相同的寬厚板歸為同類型寬厚板；

步驟7：為每一種同類型寬厚板建立一個待排樣訂單集，將所有同類型寬厚板的編號、有效長度值、寬度值存儲在待排樣訂單集中的同一頁列表中，將所有同類型寬厚板所對應的訂單子板的長度、寬度數據存儲在另一頁列表中；

步驟8：對每一個待排樣訂單集中的所有同類型寬厚板建立排樣的數學模型，目標函數如公式(1)所示，約束函數如公式(2)所示，

式中，S_θ表示第θ塊同類型寬厚板的面積，n表示同類型寬厚板的數量，s_η表示第η種訂單子板的面積，c_η表示第η種訂單子板的數量，m表示訂單子板的種類，s_rk表示沒有排布下的剩余訂單子板中的第k塊訂單子板的面積，τ表示沒有排布下的剩余訂單子板的數量，d_θ表示第θ塊同類型寬厚板上可排布的訂單子板的數量，x_θη表示第θ塊同類型寬厚板上切割的第η塊子板的長度，L_θ表示第θ塊同類型寬厚板的長度；