专利名称：棒材计数装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机图像识别领域，具体地，涉及一种棒材计数装置。
背景技术：
棒材产品在交付给用户时，按当前国际的通行标准，要求按规定的支数进行标准 化打捆包装，即，以理论质量交货，这也是厂家与最终客户的共同需求，这就要求棒材生产 厂家必须实现准确计数，以减少贸易纠纷。由于棒材生产现场条件恶劣，棒材间会重叠和交 叉，且分钢过程中会存在许多不确定性，因此，实现棒材产品准确计数的难度较大。目前，我国钢厂在棒材计数方面主要采用人工计数和光电检测两种方式，其中，绝 大多数企业采用人工计数方式。人工计数方式劳动强度高、效率低，为避免出错，在管理方 面采取多人重复计数方法以保证准确率，人力成本较高，这种计数方式也与棒材全连轧制 不匹配，成为棒材厂自动化生产过程中的速度瓶颈。光电检测计数方式由于受氧化铁皮粉 尘和随机光线的影响，会产生多计现象，或者当棒材出现粘连和重叠时现象，会产生漏计的 现象。为解决漏计问题，可以在生产线计数工序之前增加机械平铺装置，实现棒材的单 层平铺且相互分离，但上述措施仅可以解决较粗棒材的光电计数问题，对于解决细棒材的 重叠和交叉无能为力。近几年，为解决人工计数与光电检测计数两种方法的不足之处，国内已有钢铁企 业开始采用图像法计数。图像法计数是利用计算机对采集到的棒材端面图像进行处理，并 按一定的算法进行判断，从而得出棒材数量。该方法可以有效解决对于光电法无法解决的 细棒材在重叠、交叉和无法分离情况下的计数问题。但是，目前的图像法存在图形识别准确 性较差和计数算法较慢的问题。
实用新型内容本实用新型实施例的主要目的在于提供一种棒材计数装置，以解决现有技术中的 棒材计数方法存在图形识别准确性较差和计数算法较慢的问题。为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种棒材计数装置，所述装置包括用 于拍摄位于传输链上的棒材端面的摄像单元；用于显示所述摄像单元拍摄的包括所述棒材端面的帧图像的显示单元；用于获取所述显示单元显示的当前帧图像中棒材端面的数量、并对所述当前帧图 像中的棒材端面进行标记的当前棒材计数单元；用于获取位于传输链上的棒材的移动速度的速度获取单元；用于根据所述棒材的移动速度、获取所述当前帧图像中的最后一根棒材端面在下 一帧图像中的位置的棒材位置获取单元；用于根据所述当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧图像中的位置、获取所 述下一帧图像中未进行标记的棒材端面的数量的未标记棒材获取单元；[0013]用于根据所述当前帧图像中棒材端面的数量、以及所述下一帧图像中未进行标记 的棒材端面的数量、依次累计所述棒材的数量、并对所述未进行标记的棒材端面进行标记 的下一棒材计数单元；用于在所述累计的数量达到预定值时、在显示单元中达到所述预定值的棒材端面 处作分割线标记、以表示分割线之前的棒材数量已达到预定值的分割线标记单元；其中，所述的摄像单元与所述的显示单元连接，所述显示单元与所述的当前棒材 计数单元连接，所述的棒材位置获取单元分别与所述的当前棒材计数单元和所述的速度获 取单元连接，所述的未标记棒材获取单元分别与所述的棒材位置获取单元和所述的当前棒 材计数单元连接，所述的下一棒材计数单元分别与所述的未标记棒材获取单元和所述的当 前棒材计数单元连接，所述的分割线标记单元与所述的下一棒材计数单元连接。优选地，上述的装置还包括以下之一用于对位于所述传输链上的棒材端面进行光源照明、以增加所述棒材端面的反射 强度的照明光源；用于对所述显示单元显示的每一帧图像进行滤波处理、二值化处理、腐蚀处理、以 及连通域处理的图像处理单元；用于在所述分割线标记单元作分割线标记时发送传输链停止命令、并在执行分钢 动作后、发送传输链工作命令的传输链控制命令发送单元。借助于上述技术方案，通过获知当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧图像 中的位置，可以准确得到当前和下一帧图像中的棒材端面的数量，进而得到棒材数量，相比 于现有技术中的图像法，本实用新型提供的棒材计数装置更能准确、快速地对棒材进行计数。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新 型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本实用新型实施例的棒材计数装置的结构框图；图2是根据本实用新型实施例的棒材计数装置的详细结构框图；图3是根据本实用新型实施例的棒材计数装置的计数示意图；图4是根据本实用新型实施例的棒材计数装置的示意图；图5是根据本实用新型实施例的棒材计数方法的流程图；图6是根据本实用新型实施例的棒材计数方法的另一流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0029]本实用新型实施例提供一种棒材计数装置。
以下结合附图对本实用新型进行详细 说明。本实用新型实施例提供一种棒材计数装置，如图1所示，该装置包括摄像单元101，用于拍摄位于传输链上的棒材端面；显示单元102，用于显示摄像单元101拍摄的包括棒材端面的帧图像；当前棒材计数单元103，用于获取显示单元102显示的当前帧图像中棒材端面的 数量，并对当前帧图像中的棒材端面进行标记；速度获取单元104，用于获取位于传输链上的棒材的移动速度；棒材位置获取单元105，用于根据棒材的移动速度，获取当前帧图像中的最后一根 棒材端面在下一帧图像中的位置；未标记棒材获取单元106，用于根据上述当前帧图像中的最后一根棒材端面在下 一帧图像中的位置，获取下一帧图像中未进行标记的棒材端面的数量；下一棒材计数单元107，用于根据上述当前帧图像中棒材端面的数量、以及下一帧 图像中未进行标记的棒材端面的数量，依次累计棒材的数量，并对未进行标记的棒材端面 进行标记；分割线标记单元108，用于在累计的数量达到预定值时，在显示单元中达到预定值 的棒材端面处作分割线标记，以表示分割线之前的棒材数量已达到预定值；其中，摄像单元101与显示单元103连接，显示单元102与当前棒材计数单元103 连接，棒材位置获取单元105分别与当前棒材计数单元103和速度获取单元104连接，未标 记棒材获取单元106分别与棒材位置获取单元105和当前棒材计数单元103连接，下一棒 材计数单元107分别与未标记棒材获取单元106和当前棒材计数单元103连接，分割线标 记单元108与下一棒材计数单元107连接。由以上描述可以看出，通过当前棒材计数单元、未标记棒材获取单元以及下一棒 材计数单元，可以简单方便的累计棒材的数量，相比于现有技术中的图像法，本实施例提供 的棒材计数装置更能准确、快速地进行棒材计数。优选地，如图2所示，棒材计数装置还包括照明光源109，用于对位于传输链上的棒材端面进行光源照明，以增加棒材端面的 反射强度；这样，可以方便对棒材端面的识别；图像处理单元110，用于对显示单元显示的每一帧图像进行裁剪、滤波、二值化、孔 隙填充、腐蚀、连通域处理、编号等处理；传输链控制命令发送单元111，用于在分割线标记单元作分割线标记时发送传输 链停止命令，并在执行分钢动作后，发送传输链工作命令。以下结合上述单元详细描述棒材计数装置的工作流程，为了描述方便，以下将当 前帧图像称作第一帧图像，将下一帧图像称作第二帧图像。首先，将棒材置于传输链上，打开摄像单元101、显示单元102、照明光源109，图像 处理单元110，通过观察显示单元102中显示的棒材端面，调节照明光源109的亮度。之后， 传输链控制命令发送单元111发送传输链工作命令，摄像单元101拍摄位于传输链上的棒 材端面，并由显示单元102显示，当前棒材计数单元103获取显示单元102显示的第一帧图 像中的棒材端面，通过图像处理单元110对第一帧图像进行图像处理后，计数第一帧图像中的棒材端面、并对每一个棒材端面进行标记；同时，速度获取单元104获取棒材的移动速 度，以使棒材位置获取单元105能够获知第一帧图像中的最后一根棒材端面在第二帧图像 中的位置，然后未标记棒材获取单元106获知在第二帧图像中未标记的棒材端面，这些未 标记的棒材端面也就是摄像单元101新拍摄到的棒材端面，下一棒材计数单元107对这些 未标记的棒材端面在当前棒材计数单元103计数的基础上进行累计，例如，当前棒材计数 单元103计数的棒材端面为5，未标记棒材获取单元106获知的未标记棒材端面为3，则下 一棒材计数单元107计数的棒材端面数量就为8，也就是说，经过摄像单元101拍摄的棒材 数量为8。然后，棒材位置获取单元105获取第二帧图像中的最后一根棒材端面在第三帧图 像中的位置，未标记棒材获取单元106获知在第三帧图像中未进行标记的棒材端面，调用 下一棒材计数单元107，根据下一棒材计数单元107在第二帧图像时累计的棒材端面数量、 以及未标记棒材获取单元106获知的第三帧图像中未进行标记的棒材端面，进行累计棒材 端面数量，如果此时未标记棒材获取单元106获知的第三帧图像中未进行标记的棒材端面 为4，则下一棒材计数单元107此刻计数的棒材端面数量就为12，同时，下一棒材计数单元 107对这四个棒材端面进行标记。具体地，如图3所示，显示单元中显示棒材端面，棒材端面位于传输链上，在第一 帧图像中，显示了 4个棒材端面(端面1、端面2、端面3、端面4)，当前棒材计数单元103 计数第一帧图像中的棒材端面为4、并对每一个棒材端面进行标记(用斜线阴影表示已计 数)，在第二帧图像中，显示了第一帧图像中的端面3、端面4，以及新进的端面5、6、7、8，棒 材位置获取单元105获取了端面4在第二帧图像中的位置，未标记棒材获取单元106获知 的未标记棒材端面为端面5、6、7、8，下一棒材计数单元107累计棒材端面数量为8，同时，下 一棒材计数单元107对这四个棒材端面进行标记(图中未示出)。重复执行棒材位置获取单元105、未标记棒材获取单元106以及下一棒材计数单 元107，直到下一棒材计数单元107累计的棒材端面数量达到预定值，分割线标记单元108 对显示单元中达到预定值的棒材端面处作分割线标记，以表示分割线之前的棒材数量已达 到预定值。这里的预定值可以是根据用户需求在系统中预先设置，例如，预定值为100，则下 一棒材计数单元107累计的棒材端面数量为100时，分割线标记单元108在第100根棒材 端面处作分割线标记，以使用户获知在分割线之前的是100根棒材，方便操作员进行分钢 操作。之后，重新调用当前棒材计数单元103，并执行上述的流程，直到分割线标记单元108 再次作分割线标记。图4是根据本实用新型实施例的棒材计数装置的详细框图，如图3所示，光源1 与棒材2端部的水平距离为1. 5m-2m，位于链床3水平面以下，且与该平面在棒材端部形成 5 10度的夹角，这样可以减少棒材2上表面的光亮度。照明光源采用以超高亮蓝色聚光二 极管制成的蓝色LED光源，因为生产线上的棒材经上道工序冷剪切割后，其端面经常呈现 蓝色，因此，采用蓝色光源会增加棒材端面光反射强度。拍摄装置4采用黑白数码摄像机， 采用黑白方式可增加目标对象与背景的区别，提高目标图像清晰度。拍摄装置4中的相机 传感器采用逐行扫描CCD，连接计算机的数据接口采用USB2. 0或IEEE1394a，帧率为30fps。 拍摄装置4与棒材2端部的水平距离为1. 5m-2m，位于链床3水平面以上，且与该平面在棒 材端部形成5 10度的夹角。拍摄视场宽度为300mm-700mm，高度为200mm。链床3上下 方各安装遮光装置，上方为遮光箱5，可罩住棒材端部，遮挡背景光，下方为可调节高度的遮光板6，与棒材端部在同一垂直面上，遮挡下部反射光。在链床传动轴7上安装编码器8，其 输出的脉冲信号输入置于工控机9中的计数卡10，用于测得链床的移动速度，进而获得前 后两幅图片中相同棒材的位移量。基于图4所示示意图的工作流程为在计算机触摸屏11的界面中，调节好光源1的亮度，使棒材仅在端面高亮显示，设 定好要求的打捆数量值(即，上述的预定值)，按启动按钮，链床3启动，拍摄装置4开始对 棒材2的端面进行连续拍摄，并在触摸屏11上实时显示当前景象，拍摄得到的数字图像输 入到工控机9中，软件对输入的图片进行裁剪、平滑滤波、二值化、填充孔隙、腐蚀、连通域 处理、编号、标识位置中心坐标、计数等操作，得到棒材根数。工控机9利用编码器8和计数 卡10，计算得到前后两帧图片中同一棒材的位移量，再与前幅图片中最后一根棒材的列坐 标值做运算，得到前幅图片中最后一根棒材在后幅图片中的列坐标位置，对该列坐标位置 与棒材移动方向相反方向上存在的棒材逐根增加累计数量值，并将该值与打捆要求数值进 行比较，若不相等，仅以该棒材的坐标位置为中心画一圆点，作为已计数标志；若相等，则在 该棒材位置后面画一竖线(即，分割线)，指出分钢位置，显示在触摸屏11的界面上，同时 向I/O控制板12发送停止链床的命令，使链床驱动电机13停转，链床3停止，再进行分钢 等操作。上述步骤循环往复执行。由以上描述可以看出，通过仅考虑前幅图片中最后一根棒材在后幅图片中的列坐 标位置，再对该列坐标位置与棒材移动方向相反方向上存在的棒材进行计数，可以减小运 算量，并且，采用本实用新型可以避开棒材面积等影响因素，适用于所有规格的棒材应用。本实用新型实施例提供一种棒材计数方法，如图5所示，该方法包括步骤501，获取当前帧图像中棒材端面的数量，并对当前帧图像中的棒材端面进行 标记；步骤502，获取位于传输链上的棒材的移动速度；步骤503，根据棒材的移动速度，获取当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧 图像中的位置；步骤504，根据当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧图像中的位置，获取下 一帧图像中未进行标记的棒材端面的数量；步骤505，根据当前帧图像中棒材端面的数量、以及下一帧图像中未进行标记的棒 材端面的数量，依次累计棒材的数量，并对所述未进行标记的棒材端面进行标记；步骤506，在累计的棒材数量达到预定值时，在显示单元中达到预定值的棒材端面 处作分割线标记，以表示分割线之前的棒材数量已达到预定值。上述帧图像由摄像单元拍摄、并由显示单元显示。由以上描述可以看出，通过获知当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧图像 中的位置，可以准确得到当前和下一帧图像中的棒材端面的数量，进而得到棒材数量，相比 于现有技术中的图像法，本实施例提供的棒材计数方法准确性、快速性较高。在执行步骤501之前，还需要对位于传输链上的棒材端面进行光源照明，以增加 棒材端面的反射强度。这样，可以方便对显示单元显示的棒材端面进行计数。优选地，在获取显示单元显示的棒材端面之后，还需要对当前帧图像进行裁剪、滤 波、二值化、孔隙填充、腐蚀、连通域处理、编号等处理，以方便图像识别，进而方便对棒材端面进行计数。在具体实施过程中，图像处理过程包括为去除噪声进行平滑滤波、设定阈值 将灰度图像转化为二值化图像、填充二值化图像中的孔隙、为去除粘连而对图像进行腐蚀、 连通域处理、计算连通域个数，对连通域进行编号并标识位置中心坐标，因为每个连通域对 应一根棒材，上述所得连通域个数即为棒材根数。优选地，可以对每一帧图像都进行图像处 理，以方便图像识别。在步骤506对棒材作分割线标记之后，发送传输链停止命令，以方便操作人员进 行分钢操作，在执行分钢动作之后，发送传输链工作命令，依次重复执行上述步骤501-506。以下基于图4所示的示意图，详细描述棒材计数方法，如图6所示步骤601，获取前幅图片中的每根棒材端面的列坐标；步骤602，保存前幅图片中的最后一根棒材端面的列坐标；步骤603，利用安装在传输链电机轴上的编码器获得当前棒材在传输链上的移动 速度，且已知前后两幅图片的拍摄时间差，可以获取同一棒材在对应的前后两幅图片中的 位移差，并考虑有一定的误差范围；步骤604，利用前幅图片中最后一根棒材的位置以及位移差，可以得到前幅图片中 最后一根棒材在后幅图片中的列坐标位置；步骤605，对上述列坐标位置与棒材移动方向相反方向上存在的棒材进行计数，得 到在后幅图片中相对于前幅图片新增加的棒材数，对其累加计数，得到截至当前图片棒材 根数之和；循环执行上述步骤，可得到最后棒材根数的总和。根据打捆数量要求，为了在棒材图片中对应于该数量的棒材位置处标识出分钢位 置，采取如下方法获得当前图片中每根棒材的坐标位置后，按照与棒材移动方向的相反方 向，逐根增加棒材累计数量，且将该值与打捆要求数值进行比较，若相等，则在该棒材位置 作分割线，以指出分钢位置，并以该棒材的坐标位置为中心作标记，作为已计数标志；否则， 仅以该棒材的坐标位置为中心作标记，作为已计数标志。综上所述，本实用新型根据生产线上连续摄取的运动棒材端面图像，采用机器视 觉技术，可以准确识别出单幅图像中棒材的根数，以及基于后续图片中相对于前幅图片新 增加的棒材，进行累加计数，然后根据打捆数量要求，在相应棒材图片中适当的位置标识出 满足生产要求的分钢位置。通过本实用新型，可以有效解决细棒材在重叠、交叉和无法分离 情况下的计数问题，采用的算法相对于以往方法更为简单快捷，计算时间短，满足在线实时 性要求。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本 实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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权利要求一种棒材计数装置，其特征在于，所述的装置包括用于拍摄位于传输链上的棒材端面的摄像单元；用于显示所述摄像单元拍摄的包括所述棒材端面的帧图像的显示单元；用于获取所述显示单元显示的当前帧图像中棒材端面的数量、并对所述当前帧图像中的棒材端面进行标记的当前棒材计数单元；用于获取位于传输链上的棒材的移动速度的速度获取单元；用于根据所述棒材的移动速度、获取所述当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧图像中的位置的棒材位置获取单元；用于根据所述当前帧图像中的最后一根棒材端面在下一帧图像中的位置、获取所述下一帧图像中未进行标记的棒材端面的数量的未标记棒材获取单元；用于根据所述当前帧图像中棒材端面的数量、以及所述下一帧图像中未进行标记的棒材端面的数量、依次累计所述棒材的数量、并对所述未进行标记的棒材端面进行标记的下一棒材计数单元；用于在所述累计的数量达到预定值时、在显示单元中达到所述预定值的棒材端面处作分割线标记、以表示分割线之前的棒材数量已达到预定值的分割线标记单元；其中，所述的摄像单元与所述的显示单元连接，所述显示单元与所述的当前棒材计数单元连接，所述的棒材位置获取单元分别与所述的当前棒材计数单元和所述的速度获取单元连接，所述的未标记棒材获取单元分别与所述的棒材位置获取单元和所述的当前棒材计数单元连接，所述的下一棒材计数单元分别与所述的未标记棒材获取单元和所述的当前棒材计数单元连接，所述的分割线标记单元与所述的下一棒材计数单元连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括用于对位于所述传输链上的棒材端面进行光源照明、以增加所述棒材端面的反射强度 的照明光源。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括用于对所述显示单元显示的每一帧图像进行滤波处理、二值化处理、腐蚀处理、以及连 通域处理的图像处理单元。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括用于在所述分割线标记单元作分割线标记时发送传输链停止命令、并在执行分钢动作 后、发送传输链工作命令的传输链控制命令发送单元。
专利摘要本实用新型提供一种棒材计数装置，包括摄像单元；显示单元；当前棒材计数单元，用于获取当前帧图像中棒材端面的数量、对棒材端面进行标记；速度获取单元，用于获取位于传输链上棒材的移动速度；棒材位置获取单元，用于根据棒材移动速度，获取当前帧图像中最后一根棒材端面在下一帧图像中位置；未标记棒材获取单元，用于根据上述最后一根棒材端面在下一帧图像中的位置，获取下一帧图像中未进行标记的棒材端面的数量；下一棒材计数单元，用于根据当前帧图像中棒材端面的数量、以及下一帧图像中未标记的棒材端面数量，依次累计棒材数量，并对未进行标记的棒材端面进行标记；分割线标记单元，用于在累计的数量达到预定值时，在达到预定值的棒材端面处作分割线标记。
文档编号G06K9/00GK201728248SQ20102024256
公开日2011年2月2日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者周守航, 李永红, 沈迎君, 王丹民, 王永涛, 黄衍林 申请人:中冶京诚工程技术有限公司