[發明專利]基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法及系統

在審

• 申請號: 202211089132.7
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115760681A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 李芹芹;宋寶宇;王奎越;成霄翔;曹忠華;宋君;任姿穎
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團北京研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/521
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、獲取鋼卷端面點云圖像；

步驟2、點云圖像區域分割，利用點云坐標值將圖像分割為兩個區域，鋼卷端面塔形底部和塔形頂部圖像分別處于不同區域；

步驟3、利用各個點云坐標之間的歐氏距離分別對鋼卷端面塔形底部和塔形頂部點云圖像分割，計算分割后的多個區域點云數量并按照升序排列，初步定位塔形底部圖像區域和塔形頂部圖像區域；

步驟4、設置塔形高度測量誤差值“ε”，計算初步獲得的塔形底部圖像區域和塔形頂部圖像區域的所有點云z坐標值的均值，截取均值附近的設定區域，精確定位塔形底部區域和塔形頂部區域；

步驟5、計算塔形高度。

2.根據權利要求1所述的一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，所述的步驟1中，獲取鋼卷端面點云圖像具體為：根據鋼卷的大小以及需要的圖像分辨率，配置單臺或者多臺激光輪廓儀，采用單臺激光輪廓儀多次掃描或者采用多臺激光輪廓儀同時掃描多次拍攝，將采集到的圖像經過點云拼接，點云去噪等預處理后得到完整的鋼卷端面點云圖像。

3.根據權利要求2所述的一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，采集圖像之前，通過調整激光輪廓儀的位姿，保證激光輪廓儀的激光線垂直于被測鋼卷的端面。

4.根據權利要求1所述的一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，所述的步驟2中，點云圖像區域分割具體為：計算鋼卷端面塔形點云圖像z坐標值的最大值Max、最小值Min以及最大值和最小值的平均數Average，滿足：

Average＝(Max+Min)/2

將圖像分割為兩個區域，分別設為P區和Q區，其中P區處于z坐標值在[Average,Max]的范圍內，Q區處于z坐標值在[Min,Average]的范圍內；顯然鋼卷端面塔形底部和塔形頂部圖像分別處于P區和Q區，或者Q區和P區，相機的不同將導致鋼卷端面塔形底部和塔形頂部圖像所在區域的不同。

5.根據權利要求4所述的一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，所述的步驟3中，初步定位塔形底部和塔形頂部區域具體為：

設置正數δ，滿足δ值不大于激光輪廓儀的x軸分辨率，計算步驟2得到的P區和Q區中各個點云坐標之間的歐氏距離，若兩個點云坐標的歐式距離小于正數δ，則這兩個點云處于同一區域，反之不在同一區域；

分別對P區和Q區獲得的多個分割區域計算每個區域點云數量并按照升序排列，從點云數量最多的區域開始，可視化每個區域的點云圖像，不斷調整正數δ的值，初步獲取P區鋼卷端面塔形底部圖像P1區和Q區塔形頂部圖像Q1區，或者P區鋼卷端面塔形頂部圖像P1區和Q區塔形底部圖像Q1區。

6.根據權利要求1所述的一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，所述的步驟4中，精確定位塔形底部和塔形頂部區域具體為：

設置塔形高度測量誤差值“ε”，對步驟3初步獲得的鋼卷端面塔形底部圖像區的所有點云z坐標值求均值，設為A；同樣的，求初步獲得的鋼卷端面塔形底部圖像區的所有點云z坐標值均值，設為B；從初步獲得的鋼卷端面塔形底部圖像區截取點云z坐標值在[A-ε/4,A+ε/4]的區域，令該區域為精確定位的塔形頂部區；同樣的，從初步獲得的鋼卷端面塔形底部圖像區截取點云z坐標值在[B-ε/4,B+ε/4]的區域，令該區域為精確定位的塔形底部區。

7.根據權利要求1所述的一種基于3D點云的熱軋鋼卷端面塔形高度測量方法，其特征在于，所述的步驟5中，計算塔形高度具體為：將步驟4精確定位的塔形底部區和精確定位的塔形頂部區分別求各自點云數據的z坐標值的均值，二者均值差的絕對值即為塔形高度測量值，并且該值在給定誤差范圍內。