阅读说明：本技术 一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测方法及系统 (Machine vision-based billet width online detection method and system ) 是由 冯小雷 崔忠信 田绍鹏 田兴 刘海峰 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测方法及系统,系统包括依次连接的激光器、控制器、计算机,激光器垂直安装于轧钢辊道上方,发射出条状蓝色激光束,激光束在被测钢坯上发生散射,反射光被激光器的光电接收装置接收并成像,将图像转变为电信号；利用计算机上的视觉图像处理软件,将获得的图像转化为256灰度级的浓淡图像,在钢坯轮廓图样上取采样点,采样点a-(1)b-(1),a-(2)b-(2),a-(3)b-(3)……a-(n)b-(n)；利用视觉图像处理软件测量各个采样点的值；选取各个采样点测量值中的最大值作为钢坯宽度测量值。本发明自动化程度高,智能高效,能够快速、准确的检测轧机辊道上钢坯的宽度值,为生产提供指导。(The invention relates to a machine vision-based billet width online detection method and a machine vision-based billet width online detection system, wherein the system comprises a laser, a controller and a computer which are connected in sequence, the laser is vertically arranged above a steel rolling roller way and emits strip-shaped blue laser beams, the laser beams are scattered on a billet to be detected, reflected light is received and imaged by a photoelectric receiving device of the laser, and the image is converted into an electric signal; converting the obtained image into a 256-gray-level gray-scale image by using visual image processing software on a computer, and taking a sampling point a on the outline pattern of the billet 1 b 1 ，a 2 b 2 ，a 3 b 3 ……a n b n (ii) a By using visionMeasuring the value of each sampling point by the image processing software; and selecting the maximum value in the measured values of the sampling points as the measured value of the width of the steel billet. The method has the advantages of high automation degree, intelligence and high efficiency, and can quickly and accurately detect the width value of the steel billet on the roller way of the rolling mill, thereby providing guidance for production.)

一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测方法及系统

技术领域

本专利申请属于自动检测技术领域，更具体地说，是涉及一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测方法及系统，可实现钢坯宽度的在线测量。

背景技术

在轧钢生产过程中，需要使用轧机两侧的导卫板对钢坯进行居中，防止钢坯跑偏，这就需要对钢坯的宽度进行测量，从而精准的控制导卫板。在热轧生产过程中，钢坯的温度约1100℃，只能采取非接触测量的方法对其宽度进行测量，另外，由于轧制过程中钢坯的宽展，必须对钢坯的宽度进行在线实时测量。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是根据轧钢过程中的钢坯实际运行情况，为轧机的导卫板的精准控制，提供一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测方法及系统，属于在线非接触测量的范畴。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测方法，包括以下步骤：

S1、使用安装在轧辊辊道上方的钢坯图像采集装置进行钢坯图像采集；

S2、采集的钢坯图像通过控制器传给计算机；

S3、利用计算机上的处理软件在钢坯图像纵向提取若干个采样点；

S4、获取每个采样点的宽度数值；

S5、分析处理获得的各采样点数值，去除明显差异的数值；

S6、获得钢坯的宽度测量值，供生产控制使用。

本发明技术方案的进一步改进在于：S1中，钢坯图像采集装置为二维激光器，采集方式为连续采集。

本发明技术方案的进一步改进在于：S3中，采样点为3~8对、采样点沿钢坯长度方向纵向随机提取。

本发明技术方案的进一步改进在于：S4中，采用亚像素边缘定位算法，计算出各个采样点的宽度数值。

本发明技术方案的进一步改进在于：S5中，去除明显差异的数值是指去除过小的数值和由于采样点错误得到的明显过大的数值。

本发明技术方案的进一步改进在于：S6中，选取符合要求的各个采样点中的最大值作为最终的宽度测量值。

一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测系统，用于实现上述检测方法，包括钢坯图像采集装置、与钢坯图像采集装置电性连接的控制器、与控制器通信连接的计算机，钢坯图像采集装置安装于轧辊辊道上方、且与钢坯运行方向垂直。

本发明技术方案的进一步改进在于：钢坯图像采集装置为激光器；控制器与激光器通过屏蔽信号线相连接，计算机通过以太网与控制器相连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：激光器为二维激光器，二维激光器采集方式为连续采集。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

本方法及系统自动化程度高，属于在线非接触测量的范畴，搭建组装简单，智能高效，能够快速、准确的检测轧机辊道上钢坯的宽度值，为导卫板的宽度控制提供理论依据，供生产使用，具有较高的应用价值。

附图说明

图1是本发明系统的结构安装示意图；

图2是本发明的钢坯图像采样点的示意图；

其中：1、钢坯图像采集装置，2、控制器，3、计算机，4、轧辊辊道，5、钢坯。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种基于机器视觉的钢坯宽度在线检测系统，参见图1，包括钢坯图像采集装置1、与钢坯图像采集装置1电性连接的控制器2、与控制器2通信连接的计算机3，也就是钢坯图像采集装置1、控制器2、计算机3这三者依次连接。

通过图1可以看到，钢坯图像采集装置1牢固地安装于轧辊辊道4上方、且与钢坯5运行方向垂直。在具体应用连接中，钢坯图像采集装置1为激光器，这样控制器2与激光器1通过屏蔽信号线相连接，计算机3通过以太网与控制器2相连接。激光器采集方式为连续采集，这样可以保证采集样本的准确性。

作为优选，激光器为二维激光器，二维激光器采集方式为连续采集，测试精度更高。

本发明还公开了一种利用上述检测系统的钢坯宽度在线检测方法，该检测方法包括如下步骤：

S1、使用安装在轧辊辊道4上方的钢坯图像采集装置1进行钢坯图像采集；

S2、采集的钢坯图像通过控制器2传给计算机3；

S3、利用计算机3上的处理软件在钢坯图像上纵向提取若干个采样点；

S4、获取每个采样点的宽度数值；

S5、分析处理获得的各采样点数值，去除明显差异的数值，比如过小的值；

S6、获得钢坯的宽度测量值，供生产控制使用。

步骤S1中，钢坯图像采集装置1为激光器，激光器发射出波长为405nm的条状蓝色激光束，激光束在被测钢坯5上发生散射，反射光被激光器的光电接收装置接收并成像，利用CMOS器件，将图像转变为电信号。

步骤S2中，控制器2将电信号进行处理滤波、放大，通过以太网将信号传递给计算机3。控制器2选用常规的芯片即可，如STM系列微处理器，microchip芯片等。

步骤S3中利用计算机上的视觉图像处理软件，获得的钢坯轮廓图样如图2所示，为钢坯5的俯视图。从钢坯图像上取采样点，如图2所示，采样点a₁b₁，a₂b₂，a₃b₃……a_nb_n，包含纵向的多对采样点。图像处理软件，可以选用HALCON，MVIMS，MVICS等，不作过多要求。

步骤S4，通过视觉图像处理软件，将图像转化为256灰度级的浓淡图像，生成最适合测量的图像，此举可以提高测量的稳定性。采用亚像素边缘定位算法，计算出各个采样点的数值。亚像素边缘定位算法为现有技术，在此不再赘述。

步骤S5，由图2可以看出，选取了n对采样点，分别位于钢坯5的头部、尾部、坯身，坯身上有多对采样点，其中采样点a₁b₁和a_nb_n为钢坯5的头部和尾部，宽度数值明显偏低，差异明显，予以去除，坯身上的采样点予以保留。同时去除由于采样点获取错误得到的明显过大的数值。

对其它予以保留的符合要求的采样点的数值，由于最终宽度数值将用来控制导卫板的宽度，所以选取最大值作为最终的宽度测量值。也可以将予以保留的采样点的数值取中位数或平均数后，再乘以一定的比例系数k，比如k=1.1~1.6，最后的乘积即为最终的宽度计算值，将最终的宽度计算值与导卫板的宽度挂钩，也可以实现本发明的目的。

步骤S6，选取符合要求的各个采样点中的最大值作为最终的宽度测量值。在获得钢坯的宽度测量值后，计算机3通过以太网将数值传递给工业现场PLC，工业现场PLC根据钢坯的宽度数值，调节导卫板的宽度。

本发明使用便捷、自动化程度高，智能高效，能够快速、准确的检测轧机辊道上钢坯的宽度值，将极大提高钢坯宽度的在线实时测量功能。