[發明專利]火焰切割鋼材邊緣和預熱點位置檢測方法

有效

• 申請號: 202111167308.1
• 申請日: 2021-10-04
• 公開（公告）號: CN113828889B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 何慶;高涵;王振超;張興澤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B23K7/00
• 分類號: B23K7/00;B23K7/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發明涉及一種火焰切割鋼材邊緣和預熱點位置檢測方法，包括以下步驟：S1、針對輸送軌道上的待切割鋼材，在火焰切割設備的鋼材輸送方向前方，安裝相機實時抓取輸送過程中鋼材經過的圖像；S2、利用圖像處理確定包含鋼材頭部和尾部的圖像；S3、通過對包含鋼材頭部和尾部圖像的分析檢測鋼材邊緣位置，結合鋼材的切割方式，根據鋼材邊緣位置信息確定鋼材火焰切割預熱點位置。本發明適用于鋼材在輸送軌道上由于運動產生邊緣位置偏離情況下的鋼材邊緣位置檢測，根據鋼材切割方式，確定火焰切割設備切割槍處的起割或者預熱點位置，為鋼材火焰切割的順利進行提供關鍵的技術保障。

技術領域

本發明涉及火焰切割技術領域，尤其涉及一種火焰切割鋼材邊緣和預熱點位置檢測方法。

背景技術

火焰切割是一種被廣泛應用于鋼鐵工業中的粗加工技術，特別是鋼材厚度大于50mm時，火焰切割是唯一經濟有效的切割方式。

鋼材火焰切割過程分為三個階段：預熱階段、起割階段和切割階段。預熱階段是指切割鋼材之前，需要在鋼材坯料邊緣使用預熱火焰進行預熱。預熱至鋼材燃點后，送入高純度切割氧流，進入起割階段。切割氧與預熱后的鋼材產生燃燒反應，生成氧化物并放出大量的熱，燃燒熱將氧化物熔化成液態并將燃燒面附近的鋼材加熱至燃點，隨后進入切割階段。高速切割氧流將液態的生成氧化物吹離鋼材，暴露出切口附近被加熱至燃點的鋼鐵，使其繼續與氧氣反應，維持切割過程。隨著切割設備切割槍的移動，形成割縫，將鋼材切開。

鋼材火焰切割最為關鍵的一步是確定鋼材工件邊緣或預熱點位置。如果預熱點位置偏離，起割位置處的鋼材得不到很好的預熱，鋼材無法與切割氧流產生燃燒反應導致后續切割無法進行。一個客觀的事實是，鋼材坯料或者工件在輸送軌道上運動時，運動軌跡會產生不確定的偏差，鋼材坯料或者工件邊緣產生偏離、位置不確定，由于火焰切割預熱點位置偏離導致切割失敗的情況時有發生。因此，目前亟需一種鋼材工件邊緣或者預熱點位置的在線檢測方法保證火焰切割過程的順利進行。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供火焰切割鋼材邊緣和預熱點位置檢測方法，通過圖像處理的方法在線檢測鋼材邊緣位置，根據鋼材的切割方式，確定火焰切割設備切割槍處的起割或者預熱點位置，為鋼材火焰切割的順利進行提供關鍵的技術保障。

本發明采用的技術方案如下：

本發明所提出的火焰切割鋼材邊緣和預熱點位置檢測方法，包括以下步驟：

S1、針對輸送軌道上的待切割鋼材，在火焰切割設備的鋼材輸送方向前方，安裝相機實時抓取輸送過程中鋼材經過的圖像；

S2、利用圖像處理確定包含鋼材頭部和尾部的圖像；

S3、通過對包含鋼材頭部和尾部圖像的分析檢測鋼材邊緣位置，結合鋼材的切割方式，根據鋼材邊緣位置信息確定鋼材火焰切割預熱點位置：

h_p＝(h₂-h₁)*l/L+h₁

式中，h_p為火焰切割預熱點位置至位置基準線的距離，h₁和h₂分別為鋼材預熱點對應邊緣在鋼材頭部和尾部處至位置基準線的距離，L為鋼材邊緣長度，l為鋼材邊緣上待切割位置至鋼材頭部的距離，位置基準線為一條選定的與鋼材輸送方向平行的參考線。

進一步的，所述步驟S2中，確定包含鋼材頭部和尾部圖像的方法采用實時圖像處理識別方法。

進一步的，所述相機視安裝條件限制以及位置檢測精度的需要確定數量，可采用一臺或多臺。

進一步的，所述相機為線陣相機或面陣相機。

進一步的，所述相機為可見光波段彩色相機、黑白相機或近紅外、短波紅外、中波紅外、長波紅外等波段相機。