一种板坯熔池检测方法及装置与流程

一种板坯熔池检测方法及装置
1.技术领域
2.本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种板坯熔池检测方法及装置。
3.

背景技术：

4.钢坯表面高质量清理技术是高附加值钢材质量提升的关键技术之一。钢坯表面清理技术主要包括：自动火焰清理、人工火焰清理、人工修磨和抛喷丸清理等。相比传统机械清理技术所带来的低效率和作业环境恶劣，劳动强度大等不足；自动火焰清理具有清理质量高、生产效率高和劳动强度小等优点。随着智能制造的推进。宝钢、鞍钢、首钢等多家钢铁，都推出了各自的自动火焰修磨设备及整体解决方案。在自动修磨工艺的过程中，想实现不同温度、不同钢种的板坯,稳定的修磨，绕不开的是对火焰熔池的检测。
5.为解决现用技术问题的上述缺陷，为助力实现自动修磨，有必要提出了一种基于机器视觉的板坯熔池检测方法。
6.

技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提出了一种板坯熔池检测方法及装置，以至少部分解决现有技术的问题或提出一种备选板坯熔池检测方法。
8.为实现上述目的，本发明的第一方面提出了一种板坯熔池检测方法，其中，所述板坯熔池检测方法包括：获取钢坯的钢坯钢种、钢坯温度以及钢坯位置的信息；基于所述钢坯位置，确定焊枪角度和吹扫装置气管位置；基于所述钢坯位置和所述钢坯温度，确定机器人吹渣运动速度；基于所述钢坯位置、所述钢坯温度、所述钢坯钢种，确定机器人修磨运动速度；基于所述机器人吹渣运动速度，控制机器人，使用焊枪对熔池形成位置进行吹扫；待所述焊枪对熔池形成位置吹扫完成后，获得第一熔池图片；获取所述第一熔池图片中的连通区域，以计算各熔池面积；基于所述机器人修磨运动速度，使用吹扫装置对熔池进行吹扫；待所述吹扫装置对熔池吹扫完成后，获得第二熔池图片；对所述第二熔池图片进行分析，获取目标区域，若所述目标区域的亮度小于预设区域的亮度，调整所述机器人吹渣运动速度直至所述目标区域的亮度大于预设区域的亮度。
9.如上所述的板坯熔池检测方法，其中，基于所述钢坯钢种，确定所述钢坯的含碳量。
10.如上所述的板坯熔池检测方法，其中，获得所述第一熔池图片包括对第一熔池图
片感兴趣区域roi进行图像预处理，以获得熔池图像。
11.如上所述的板坯熔池检测方法，其中，基于所述机器人修磨运动速度，使用吹扫装置对熔池进行吹扫包括：分析熔池面积，若所述熔池面积大于预设面积，基于所述机器人修磨运动速度，使用吹扫装置对熔池进行吹扫。
12.如上所述的板坯熔池检测方法，其中，所述钢坯位置包括：钢坯上表面、钢坯下表面、钢坯上角以及钢坯下角。
13.第二方面，本发明还提出了一种板坯熔池检测装置，其中，包括：获取模块，用于获取钢坯的钢坯钢种、钢坯温度以及钢坯位置的信息；确定模块，用于基于所述钢坯位置，确定焊枪角度和吹扫装置气管位置；基于所述钢坯位置和所述钢坯温度，确定机器人吹渣运动速度；基于所述钢坯位置、所述钢坯温度、所述钢坯钢种，确定机器人修磨运动速度；控制模块，用于基于所述机器人吹渣运动速度，控制机器人，使用焊枪对熔池形成位置进行吹扫；第一获得模块，用于待所述焊枪对熔池形成位置吹扫完成后，获得第一熔池图片；计算模块，用于获取所述第一熔池图片中的连通区域，以计算各熔池面积；吹扫模块，用于基于所述机器人修磨运动速度，使用吹扫装置对熔池进行吹扫；第二获得模块，用于待所述吹扫装置对熔池吹扫完成后，获得第二熔池图片；分析模块，用于对所述第二熔池图片进行分析，获取目标区域，若所述目标区域的亮度小于预设区域的亮度，调整所述机器人吹渣运动速度直至所述目标区域的亮度大于预设区域的亮度。
14.如上所述的板坯熔池检测装置，其中，基于所述钢坯钢种，确定所述钢坯的含碳量。
15.如上所述的板坯熔池检测装置，其中，所述钢坯位置包括：钢坯上表面、钢坯下表面、钢坯上角以及钢坯下角。
16.第三方面，本发明还提出了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的板坯熔池检测方法的步骤。
17.第四方面，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的板坯熔池检测方法的步骤。
18.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
19.附图说明
20.图1为本发明实施例的板坯熔池检测方法的流程图；图2为本发明实施例的机器人熔池检测装置示意图图3为本发明实施例的视觉熔池检测系统结构示意图；
图4为本发明实施例的熔池视觉检测装置的结构示意图；图5为本发明实施例提供的终端设备的结构示意图。
21.具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
24.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
25.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
26.下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
27.如图1所示，本发明提出了一种板坯熔池检测方法，其中，所述板坯熔池检测方法包括：获取钢坯的钢坯钢种、钢坯温度以及钢坯位置的信息；基于所述钢坯位置，确定焊枪角度和吹扫装置气管位置；基于所述钢坯位置和所述钢坯温度，确定机器人吹渣运动速度；基于所述钢坯位置、所述钢坯温度、所述钢坯钢种，确定机器人修磨运动速度；基于所述机器人吹渣运动速度，控制机器人，使用焊枪对熔池形成位置进行吹扫；待所述焊枪对熔池形成位置吹扫完成后，获得第一熔池图片；获取所述第一熔池图片中的连通区域（即熔池区域），以计算各熔池面积；基于所述机器人修磨运动速度，使用吹扫装置对熔池进行吹扫；待所述吹扫装置对熔池吹扫完成后，获得第二熔池图片；对所述第二熔池图片进行分析，获取目标区域，若所述目标区域的亮度小于预设区域的亮度，调整所述机器人吹渣运动速度直至所述目标区域的亮度大于预设区域的亮度。
28.现结合图1对本发明的一具体实施例进行详细描述，以使本发明清楚，其并非旨于对本发明的限制。
29.具体地，首先，第一步，获取板坯钢种、温度、位置信息；作用：钢种可以得到含碳量，结合温度和位置，计算机器人修磨运动速度 v2；温度在计算机器人吹渣运动速度v1和修磨运动速度v2中使用；位置在焊枪角度，吹扫装置气管位置，吹渣运动速度v1和修磨运动速度v2中使用。
30.第二步，控制焊枪吹扫。当焊枪运动到各位置熔池区域时，根据刚计算的吹渣运动速度v1，控制机器人，使用焊枪对熔池形成位置进行吹扫；作用：当在进行修磨时，板坯边缘可能分布一些切割形成的熔渣，还有上一刀修磨形成的熔池会外溢的下一刀熔池位置（影响最大），这种熔渣会形成的熔池无法用于修磨，故要使用焊枪带火把这些熔渣一遍烧一遍吹掉。但当板坯温度过高时，吹扫动作可能导致形成一些小熔池（面积不足的），也会影响修磨工艺，故需对不同温度的板坯试验出不同的吹扫速度；（熔池形成中，检测熔池区域，发送运动信号）第三步，吹扫完成后开始控制视觉信息进行拍照（拍照频率:每秒5次），获取实时熔池图片，并根据位置信息，调用不同熔池模型参数（不同模型roi区域及相关阈值参数不同）；作用：获取不同位置的熔池图片，便于调用不同算法进行熔池判断。
31.第四步，对感兴趣区域roi进行图像增强、滤波、去噪等操作，凸显熔池图像；作用：图形增强：避免图片过暗；滤波、去噪：剔除干扰。
32.第五步，通过blob分析，获取所有满足阈值条件区域，作为疑似熔池区域；作用：blob分析：获取图像中的一块连通区域，即提取熔池区域，计算各熔池面积。
33.第六步，计算各熔池区域中心值距离火焰中心点距离和该熔池区域面积值，若在既定设置范围且熔池面积达到设置下限，则发送熔池ok即机器人起步信号（速度v2）；同时发送吹扫信号给吹扫装置，开启吹扫；中心距离判断作用：熔池形成过程中，由于板坯表面平整情况不同，roi区域中，熔池有成星装分布情况，有时火焰中心区域还未达到设置面积，边缘区域已经达到，避免误判，故会计算各熔池区域位置与中心距离，靠近中心的优先级高。
[0034] 吹扫装置作用：当熔池形成后，在机器人运动过程中，控制熔渣飞溅，防止熔渣覆盖下一刀熔池区域。
[0035]
（熔池形成后，监控熔池状态，避免熔池断火）第七步，获取运动时，熔池图片，并对roi区域进行滤波操作；作用：获取运动状态的熔池图片。
[0036]
第八步，获取roi区域亮度分布值，及亮度变化状况；作用：熔池形成后，roi区域的亮度基本稳定，当熔池不足时，图像的高亮区域会明显减低，故可以此判断。
[0037]
第九步，检测若高亮区域减小，发送速度调整信号。作用：避免熔池不足导致无法继续完成修磨动作。调整速度，目前为降低运动速度，通过减低运动速度，可以增加火焰在此位置的加热时间，增大熔池。目前会将原有速度下降1（如原速度为10cm/s下降到9cm/s），当亮度区域和之前亮度相同时，调整会原有速度。
[0038]
首先，获取板坯钢种、温度、位置信息；之后，通过既定关系，获取吹扫装置吹扫角度（用于形成熔池之后吹扫），焊枪角度（用于熔池前吹扫和烧出熔池），吹渣运动速度v1和修磨运动速度v2 ；当机器人运动到既定熔池形成区域，发送吹扫信号，机器人控制焊枪调整到既定
角度，按照v1速度进行吹扫。当吹扫完成后，机器人停留在当前熔池形成区域，持续火烧板坯，板坯熔化开始形成熔池，此过程中不断向相机发送开始拍照信号；当获取到熔池图片后，根据目前机器人所处位置信息调用不同的视觉算法，根据熔池位置不同，开发了4中熔池算法模型；上角、上面、下角以及下面是板坯的4类位置属性，四个位置最开始位置，作为熔池形成区域，由于熔池的流动和熔渣的飞溅，都收到重力的影响，因此各位置熔池图像标准需不同。当算法模型反馈熔池ok信号时，机器人按照运动速度v2运动，同时开启吹扫装置（控制熔池和熔渣）；机器人运动过程中不断拍照，通过监控roi区域亮度，当检测到亮度区域较少或亮度降低时，减低运动速度v2。
[0039]
本发明的第二方面提出了本发明还提出了一种板坯熔池检测装置，其中，包括：获取模块，用于获取钢坯的钢坯钢种、钢坯温度以及钢坯位置的信息；确定模块，用于基于所述钢坯位置，确定焊枪角度和吹扫装置气管位置；基于所述钢坯位置和所述钢坯温度，确定机器人吹渣运动速度；基于所述钢坯位置、所述钢坯温度、所述钢坯钢种，确定机器人修磨运动速度；控制模块，用于基于所述机器人吹渣运动速度，控制机器人，使用焊枪对熔池形成位置进行吹扫；第一获得模块，用于待所述焊枪对熔池形成位置吹扫完成后，获得第一熔池图片；计算模块，用于获取所述第一熔池图片中的连通区域，以计算各熔池面积；吹扫模块，用于基于所述机器人修磨运动速度，使用吹扫装置对熔池进行吹扫；第二获得模块，用于待所述吹扫装置对熔池吹扫完成后，获得第二熔池图片；分析模块，用于对所述第二熔池图片进行分析，获取目标区域，若所述目标区域的亮度小于预设区域的亮度，调整所述机器人吹渣运动速度直至所述目标区域的亮度大于预设区域的亮度。
[0040]
本发明的板坯熔池检测装置的各个模块执行的功能与上述方法的步骤相同，在此不再对具体步骤再次赘述。
[0041]
此外，如图3所示，该检测装置包括如下部件：工业相机：拍摄熔池图片；偏光镜片：滤波作用，剔除其他光干扰，保证熔池图像质量；相机吹扫装置：保护相机前镜头玻璃，将飞到相机前熔渣吹走，防止镜头玻璃被熔池覆盖，进而形象拍照；熔渣吹扫装置：熔池形成后，作用于熔池两侧，将熔池冷却形成的熔渣吹向既定方向，防止熔渣堆积，影响下一刀熔池形成；pc机:运行系统中控软件及调用熔渣吹扫模型和熔池识别算法等；熔渣吹扫模型：为不同位置熔池运动过程中吹扫装置的吹扫角度和速度提供参数支持；熔池识别算法：协助熔池判断，用于发送熔池ok信号；板坯轮廓识别装置：搭载线扫激光，扫描板坯轮廓，获取板坯放置位置参数，与机器人坐标标定后，可实现机器人携带焊枪运动到指定位置；运动及火焰系统：包括机器人运动，及焊枪点火吹扫等。
[0042]
第三方面，本发明还提出了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的板坯熔池检测方法的步骤。
[0043]
第四方面，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的板坯熔池检测
方法的步骤。
[0044]
图5是本发明一实施例提供的一种终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在存储器61中并可在处理器60上运行的计算机程序62，例如一种板坯熔池检测方法的程序。处理器60执行计算机程序62时实现上述板坯熔池检测方法的实施例中的步骤，例如上述所示的步骤s1至步骤s3。或者，处理器60执行计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
[0045]
示例性的，计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器61中，并由处理器60执行，以完成本发明的redis集群服务异地同步方法的各个步骤。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序62在终端设备6中的执行过程。
[0046]
终端设备6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备6可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图5仅仅终端设备6的示例，并不构成对终端设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0047]
所称处理器60可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器 (digital signal processor，dsp)、专用集成电路 (application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列 (field-programmable gate array，fpga) 或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0048]
存储器61可以是终端设备6的内部存储单元，例如终端设备6的硬盘或内存。存储器61也可以是终端设备6的外部存储设备，例如终端设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡（smart media card, smc），安全数字（secure digital, sd）卡，闪存卡（flash card）等。进一步地，存储器61还可以既包括终端设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器61用于存储计算机程序以及终端设备6所需的其它程序和数据。存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0049]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0050]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0051]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟
以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0052]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0053]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0054]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0055]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0056]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0057]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路（ic）芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的（即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节（例如，电路）以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明
性的而不是限制性的。
[0058]
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构（例如，动态ram（dram））可以使用所讨论的实施例。
[0059]
本技术领域技术人员可以理解，本发明包括涉及用于执行本技术中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、cd-rom、和磁光盘)、rom(read-only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随即存储器)、eprom(erasable programmable read-only memory，可擦写可编程只读存储器)、eeprom (electrically erasable programmable read-only memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。
[0060]
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。