[發明專利]一種基于機器視覺的熱軋帶鋼優化剪切方法

有效

• 申請號: 202110441283.3
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113198854B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 張飛;劉心爽;項曉菲;張勇軍;鄧能輝;楊朝霖;郭楊;肖雄
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B38/02
• 分類號: B21B38/02;B21B37/00;B21B15/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 朱艷華

本發明屬于熱軋帶鋼飛剪控制工程領域，涉及一種基于機器視覺的熱軋帶鋼優化剪切方法。所述方法主要是結合機器視覺原理，對熱軋生產線上粗軋所造成的帶鋼端部變形部分進行非接觸式測量，通過模糊自整定PID控制器對飛剪系統進行優化控制，包括如下操作步驟：1)帶鋼端部圖像采集；2)圖像信息處理；3)三維輪廓獲取；4)三維凸包運算；5)模糊自整定PID控制器決策；6)控制器傳遞剪切信號；7)執行機構進行剪切。本發明基于機器視覺檢測系統，結合圖像處理單元獲取帶鋼端部三維輪廓，通過模糊自整定PID控制器進行飛剪機構控制，剪切機構接收到控制器發送的信號后進行精確剪切。本發明通過閉環控制結構，實現熱軋帶鋼飛剪系統的在線優化。

技術領域

本發明屬于熱軋帶鋼飛剪控制工程領域，涉及一種基于機器視覺的熱軋帶鋼優化剪切方法。

背景技術

熱軋生產工藝中，帶鋼鋼坯在經過粗軋機組軋制后，由于粗軋輥壓力不均或環境影響，帶鋼端部易發生變形，為了保證后續生產的穩定性，在進入精軋機組前需要對帶鋼端部進行切除。

傳統的帶鋼端部形狀檢測都使用離線、人工的方法，取樣時間長、勞動強度大、信息實時性差，不能有效實現檢測，降低軋機工作效率。同時，傳統熱軋生產線中飛剪系統往往采用定長剪切系統，其固有缺點是不能根據帶鋼頭尾形狀決定剪切長度，導致剪切精度不高，剪切長度時大時小。為了防止剪切不凈，操作工往往將剪切長度人為放大，容易造成切損量的增加，帶來不必要浪費。針對此情況，研究發明能夠實現非接觸測量帶鋼端部輪廓圖像、節省人力、保證效率的測量系統很有必要；以及對飛剪控制系統進行優化，研究發明可以根據帶鋼端部實際變形情況進行飛剪長度定性選擇的系統十分重要。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種基于機器視覺的熱軋帶鋼優化剪切方法，該方法通過機器視覺檢測系統實現非接觸式檢測以及帶鋼端部三維輪廓獲取，通過模糊自整定PID控制實現飛剪系統的優化，降低切損率，提高企業經濟效益。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于機器視覺的熱軋帶鋼優化剪切方法，所述方法基于機器視覺檢測系統，結合圖像處理單元獲取帶鋼端部三維輪廓，通過模糊自整定PID控制器進行飛剪機構控制，剪切機構接收到控制器發送的信號后進行精確剪切。

所述方法包括如下步驟：

(1)帶鋼端部圖像采集：采用一種雙線結構光三維測量方法進行測量圖像獲取；

(2)圖像信息處理：利用機器視覺系統的圖像處理單元，對步驟(1)獲取的含有激光光條的圖像進行處理，處理步驟包括：ROI區域提取、濾波處理、圖像分割、激光光條紋中心提??；

(3)三維輪廓獲?。焊鶕曈X原理推導帶鋼端部三維輪廓測量模型，獲得帶鋼端部三維點云圖，對帶鋼端部三維點云圖像進行三維重建，獲取帶鋼端部的三維輪廓，即帶鋼端部的實際輪廓；

(4)三維凸包運算：建立三維凸包算法，利用步驟(3)所得帶鋼端部三維點云圖，對實際帶鋼端部圖像進行三維凸包運算，獲得三維凸包運算圖像；

(5)模糊自整定PID控制器決策：對步驟(4)三維凸包運算所得圖像與步驟(3)提取的帶鋼端部的實際輪廓特征求差，通過模糊自整定PID控制器進行剪切尺寸獲取，獲得準確剪切尺寸；

(6)控制器傳遞剪切信號：將步驟(5)中計算所得的準確剪切尺寸作為傳遞信號發送至執行機構；

(7)執行機構進行剪切：飛剪執行機構(飛剪機構作為系統的執行機構)在接收到計算機的剪切指令后，對帶鋼端部變形部位進行剪切。

進一步地，步驟(1)中，圖像采集為非接觸式測量，圖像測量系統包含一工業CCD面陣相機以及雙線激光投射器，通過對帶鋼端部激光照射后，采集在帶鋼端部表面產生的激光光條圖像。