板坯镰刀弯自动检测系统及方法与流程

1.本发明涉及工业自动化控制系统领域，具体地，涉及一种板坯镰刀弯自动检测系统及方法。


背景技术：

2.镰刀弯是热轧带钢常见的一种表面缺陷，由于在轧制过程中横向轧制状态不对称，导致轧件宽度方向的压下率变差，由此引起宽度方向各位置的延伸偏差所致。
3.在板坯轧制过程中，由于钢板宽向温度不均、坯料楔形、咬入偏差及轧机机架两侧刚度发生非对称轧制条件的影响，会使轧制后的钢板呈现弧形，即产生镰刀弯现象。钢板的镰刀弯一旦产生，如果不采集一定的措施控制，将迅速发展，影响轧制过程的顺利进行，甚至会导致轧废，钢板镰刀弯是影响产品成材率的主要因素之一。
4.在公告号为cn103252358b中国发明专利文件中，公开了一种宽厚板镰刀弯矫正方法，在轧机前、后辊道的上方分别安装线阵式工业相机，并通过线阵式工业相机获得轧机出口处的钢板图像，采用中值滤波和边缘检测图像处理算法在获得的钢板图像中寻找钢板两侧边缘的像素位置，并利用多项式拟合法在钢板两侧边缘附近精确计算亚像素坐标，最终获得钢板的横向偏移距离；根据钢板的横向偏移距离，确定钢板发生镰刀弯时进行矫正所需的轧机操作侧与传动侧的厚度补偿量；根据轧机操作侧与传动侧的厚度补偿量，由轧机的弹跳方程确定辊缝补偿调节量；将所述的辊缝补偿调节量累加至原有辊缝规程设定中，利用轧机液压控制系统控制伺服阀调整辊缝，实现镰刀弯的矫正。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种板坯镰刀弯自动检测系统及方法。
6.根据本发明提供的一种板坯镰刀弯自动检测系统，包括：
7.plc装置：控制高速ccd视觉装置(5)和测速传感器(3)对板坯进行数据采集；
8.高速ccd视觉装置(5)：对板坯表面特征进行拍照并成像；
9.高温防护罩(4)：用于封装高速ccd视觉装置(5)，对高速ccd视觉装置(5)进行隔热保护；
10.测速传感器(3)：测量板坯的运输速度，并反馈至plc装置和高速ccd视觉装置(5)；
11.非标支架：对plc装置、高速ccd视觉装置(5)、高温防护罩(4)以及高温防护罩(4)起到支承作用。
12.优选的，所述高速ccd视觉装置(5)包括线阵相机和线阵镜头。
13.优选的，所述高速ccd视觉装置(5)安装于板坯产线的上方，所述测速传感器(3)位于板坯产线的侧方。
14.优选的，所述plc装置与高温ccd视觉装置和测速传感器(3)电连接，所述高温测速传感器与高速ccd视觉传感器电连接。
15.根据本发明提供的一种板坯镰刀弯自动检测方法，包括以下步骤：
16.步骤s1：预先学习工艺板坯各规格尺寸，并将学习结果存储于服务器内，对拼接图像进行优化学习，使板坯镰刀弯自动检测系统能够自动成像；
17.步骤s2：板坯进料中，测速传感器(3)检测板坯当前速度并反馈至plc装置和高速ccd视觉装置(5)；
18.步骤s3：plc控制触发视觉检测信号，高速ccd视觉装置(5)根据当前反馈速度调节快门速度，对板坯进行拍照并成像；
19.步骤s4：根据高速ccd视觉装置(5)抓拍板坯表面特征，处理后得到板坯轮廓，对轮廓曲线进行优化；
20.步骤s5：根据优化后的板坯轮廓曲线，计算出板坯的x/y轴坐标；
21.步骤s6：根据得到的x/y轴坐标占用的像素比得到一个实际坐标值，将实际坐标值与合格产品的标准坐标进行比较，计算出板坯x/y轴向上的偏差值，将结果反馈至自动纠偏装置，实现对板坯的自动调节。
22.优选的，所述步骤s1中，系统学习包括以下步骤：
23.步骤s1.1：学习板坯轧制流水线上各种生产规格型号的板坯规格尺寸，自动识别成代码在板坯镰刀弯自动检测系统内进行存储；
24.步骤s1.2：通过机器视觉相机高速拍摄板坯外形轮廓，通过系统甄别进行学习判断并过滤掉现场烟雾的干扰、毛刺及杂波，系统进行优化后作为模型进行存储并作为后续判断的依据。
25.优选的，所述步骤s3中，根据测速传感器(3)反馈板坯运行速度自动对高速ccd视觉装置(5)拍摄的图像进行切割与拼接，判断当前板坯的形状。
26.优选的，所述步骤s4中，采用blob分析算法对板坯表面进行处理，由于板坯发亮成亮色，将高亮部分提取，舍去其余区域以排除干扰。
27.优选的，所述步骤s4中，将提取后的板坯表面边缘进行检测，提取边缘上的有限数量的点，排除其中干扰的点，对这些点进行回归，拟合检测边所在的直线，分析所有点与直线距离是否存在过大的情况，判断板坯的弯曲度情况。
28.优选的，所述步骤s6中，当检测到板坯镰刀弯曲度大于预定值后，将信息发送至报警装置，发出警报。
29.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
30.1、本发明替代传统的人工检测的方法，降低企业人力成本。
31.2、避免了由于人工因素造成的检测误差，提高企业检测效率和检测精度。
32.3、提高了企业检测过程中自动化程度，实现检测技术转型。
附图说明
33.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
34.图1为本发明实施例一种板坯镰刀弯自动检测系统的分布示意图；
35.图2为本发明实施例一种板坯镰刀弯自动检测系统的控制流程图；
36.图3为本发明实施例一种板坯镰刀弯自动检测方法的结构框图；
37.图4为本发明实施例一种板坯镰刀弯自动检测方法的网络原理图；
38.图5为本发明实施例一种板坯镰刀弯自动检测方法的逻辑示意图。
39.附图标记说明：
40.具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.一种板坯镰刀弯自动检测系统，参照图,包括：plc装置、非标支架、高速ccd视觉装置5、高温防护罩4和测速传感器3。plc装置控制高速ccd视觉装置5和测速传感器3对板坯进行数据采集，本发明中plc装置采用simatic s7-300。高速ccd视觉装置5对板坯本体1表面特征进行拍照并成像，测速传感器3测量板坯本体1的运输速度，并反馈至plc装置和高速ccd视觉装置5。高温防护罩4用于封装高速ccd视觉装置5，对高速ccd视觉装置5进行隔热保护，非标支架对其他装置起到支承作用。
43.测速传感器安装在辊道运输线2的侧方，高速ccd视觉装置5主要由线阵相机以及线阵镜头组成，用来检测板坯镰刀弯曲度，高速ccd视觉装置5安装在辊道运输线2上方。plc装置与高温ccd视觉装置和测速传感器3电连接，高温测速传感器与高速ccd视觉传感器电连接。
44.参照图2，不同工艺下的板坯由辊道运输线2经过视觉检测系统，系统对其自动检测。测速传感器3检测板坯本体1经过的速度，反馈给高速ccd视觉装置5。高速ccd视觉装置5根据板坯本体1速度快慢自动取图。高温防护罩4将高速ccd视觉装置5中的相机镜头等封装在内，防止板坯的高温对系统的损坏。检测图像可实时在控制界面实时显示，并将板坯本体1检测结果反馈给plc，并对当前板坯本体1形状角度数据发送至自动纠偏系统。通过l1系统自动下发命令完成一系列检测实现设备的全自动化与高检测率，通过wincc报警指示来反馈当前板坯运行的状态。
45.本发明介绍了一种板坯镰刀弯自动检测方法，采用上述系统，包括以下步骤：
46.步骤s1：系统投入生产作业前，预先学习工艺板坯各规格尺寸，并将学习结果存储于服务器内，对拼接图像进行优化学习，使系统能够自动成像，参照图3；
47.系统学习包括以下步骤：
48.s1.1：学习该流水线上各种生产规格型号的板坯规格尺寸，自动识别成代码在系统内进行存储；
49.s1.2：通过机器视觉相机高速拍摄板坯外形轮廓，通过系统甄别进行学习判断并过滤掉现场烟雾的干扰、毛刺及杂波，系统进行优化后作为模型进行存储并作为后续判断的依据。
50.步骤s2：参照图4和图5，自动生产作业中，板坯由高速辊道运送至检测区域，板坯进料中，测速传感器3检测板坯当前速度并反馈至plc装置和高速ccd视觉装置5；
51.步骤s3：plc控制触发视觉检测信号，高速ccd视觉装置5根据当前反馈速度调节快门速度，对板坯进行拍照并成像；根据高速传感器反馈板坯运行速度自动对高速ccd视觉装置5拍摄的图像进行切割与拼接，判断当前板坯的形状。
52.步骤s4：根据高速ccd视觉装置5抓拍板坯表面特征，运用blob分析算法,由于板坯表面高温红光，将高亮部分提取，舍去其余由干扰的区域。通过系统控制器处理后，会出现凹凸不平、不同峰值的波形，每个波形值都是轮廓检测的特征值，采用专用算法对曲线进行优化，从而得到一个最终的优化值；对检测边缘进行检测，提取边缘上的有限数量的点，并忽略其中认为是噪声的点，基于最小二乘法进行回归，拟合检测边所在的直线。分析所有点与直线距离是否存在过大的情况，判断板坯的弯曲度情况
53.步骤s5：根据在钢卷两侧提取到最优特征值，分别计算出板坯的x轴和y轴的界面坐标；
54.步骤s6：根据得到的x/y轴坐标占用的像素比得到一个实际坐标值，将实际坐标值与合格产品的标准坐标进行比较，计算出板坯x/y轴向上的偏差值，实现板坯镰刀弯的精确定位，将结果反馈至自动纠偏装置，实现对板坯的自动调节。当检测到板坯镰刀弯曲度大于预定值后，将信息发送至报警装置，发出警报，参照图2。
55.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
56.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
57.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。