基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，包括图像采集子系统、模糊控制器以及飞剪调节子系统；所述图像采集子系统包括设置在飞剪后方的若干摄像头以及与各所述摄像头匹配的光源，各所述摄像头与图像处理模块通讯连接；所述模糊控制器与所述图像处理模块通讯连接，用于接收所述图像处理模块处理完毕的图像信息、生成飞剪调节决策并将所述飞剪调节决策输送给所述飞剪调节子系统；所述飞剪调节子系统包括控制飞剪驱动机构或传动机构的控制机构，用于调节飞剪剪刃的运动轨迹以及力矩。本发明专利技术使飞剪的工作由开环工作方式变成闭环工作方式；实现棒材剪切工作的在线优化。

System and method for optimizing shearing control of bar flying shear based on machine vision

The invention discloses a bar of machine vision based on the flying shear control system optimization, including image acquisition subsystem, the fuzzy controller and the flying shear control subsystem; the image acquisition subsystem includes a plurality of cameras arranged in the rear of the flying shear and the light source, and the camera, the camera is connected with the image processing module communication; the fuzzy controller and the image processing module is used for receiving the communication, image processing module, the processed image information to generate the flying shear and the regulation of decision-making regulation decision of flying shear which is transmitted to the regulator system of flying shear; the flying shear control subsystem includes the control of flying shear control mechanism the drive mechanism or transmission mechanism, used to adjust the flying shear blade motion and torque. The invention makes the flying shear work from closed loop working mode to closed loop working mode, and realizes on-line optimization of bar shearing work.

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统及方法
本专利技术涉及一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统及方法。
技术介绍
飞剪常用于轧钢，造纸等生产线上。在棒材车间里，它安放在轧制线的后部，将轧件切成定尺或仅切头切尾。广泛采用飞剪有利于使轧钢生产迅速向高速化、连续化方向发展。因此，它是轧钢生产发展的重要环节之一。传统的剪切过程，对剪切动作的步骤进行预定义后，飞剪就按照预定义的动作进行工作，而对剪切效果缺乏基本的监控，在棒材生产车间，就容易造成细长坯的弯头，挤压或断面粗糙等种种问题。如果飞剪剪切效果不佳，就需要对成品进行处理，造成材料的浪费，降低了产量。所以，如何根据剪切效果情况对剪切过程进行优化十分重要。棒材坯料相对外形较小，不易采用传统手段进行快速检测。测径仪等仪表又不适合轧制过程的高温工况，所以创新的检测手段变得十分必要。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种能够获得良好飞剪效果的基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统。为达到上述目的，本专利技术基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，包括图像采集子系统、模糊控制器以及飞剪调节子系统；所述图像采集子系统包括设置在飞剪后方的若干摄像头以及与各所述摄像头匹配的光源，各所述摄像头与图像处理模块通讯连接；所述模糊控制器与所述图像处理模块通讯连接，用于接收所述图像处理模块处理完毕的图像信息、生成飞剪调节决策并将所述飞剪调节决策输送给所述飞剪调节子系统；所述飞剪调节子系统包括控制飞剪驱动机构或传动机构的控制机构，用于调节飞剪剪刃的运动轨迹以及力矩。进一步地，所述图像采集子系统至少包括在飞剪后方朝向飞剪设置的断面采集摄像头和在棒材轴线侧方设置的平直采集摄像头。进一步地，所述摄像头上设置有遮光箱。进一步地，所述飞剪调节子系统与飞剪剪刃的驱动机构控制连接，所述飞剪剪刃的驱动机构为变频电机；或者，所述飞剪调节子系统与无级变速箱控制连接，所述无级变速箱的输入轴和输出轴分别与飞剪剪刃的驱动装置和飞剪剪刃传动连接。进一步地，所述图像采集子系统包括两个间隔设置的断面采集摄像头，两所述断面采集摄像头的轴线与所述棒材的轴线相交于一点。进一步地，所述平直采集摄像头的轴线与所述棒材轴线所确定的平面与飞剪的剪切方向垂直。本专利技术提出一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，使飞剪的工作由开环工作方式变成闭环工作方式；模糊控制器进行决策的飞剪剪切效果评价机制，实现棒材剪切工作的在线优化；通过视觉系统这种非接触式的检测方式，使系统结构简单，方便工程实施和旧系统改造。针对上述问题，本专利技术提供一种能够获得良好飞剪效果的基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制方法。为达到上述目的，本专利技术基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制方法，包括如下步骤：S1采集并保存飞剪区域无棒材时的对照图像；S2采集飞剪剪切完毕后的棒材图像，将所述棒材图像与对照图像进行对比，获得去除背景的棒材图像；S3计算去除背景的棒材图像的弯曲程度以及断面质量；S4将所述弯曲程度以及断面质量输入到模糊控制器，模糊控制器依据弯曲程度及断面质量生成调节决策并将调节决策传递给飞剪调节子系统；S5飞剪调节子系统依据调节决策对飞剪调节；S6调节后的飞剪对下一根棒材进行剪切并执行S2。进一步地，所述S3之后还包括弯曲程度以及断面质量对比步骤，具体方法如下：获取当前棒材的弯曲程度和断面质量，将当前棒材的弯曲程度和断面质量与上一根棒材的弯曲程度和断面质量进行对比，并依据对比结果优化模糊控制器的规则库。进一步地，S1中还包括建立标准平直模型；S3中计算棒材弯曲程度的具体过程如下：将棒材的平直部分与标准平直模型进行重合处理，从当前棒材的轴线端部向所述标准平直模型的轴线做一条垂线，测量所述垂线的长度并以该垂线的长度作为当前棒材弯曲程度的参数。进一步地，所述断面质量至少包括断面半径和断面平整度两个参数。本专利技术提出一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制方法，使飞剪的工作由开环工作方式变成闭环工作方式；模糊控制器进行决策的飞剪剪切效果评价机制，实现棒材剪切工作的在线优化；通过视觉系统这种非接触式的检测方式，使系统结构简单，方便工程实施和旧系统改造。附图说明图1是本专利技术基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统的系统流程框图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的描述。本专利技术中的前是指轧线上原料方向，本专利技术中的后是指轧线上的成品方向。实施例1如图1所示，本实施例提供一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，包括图像采集子系统、模糊控制器以及飞剪调节子系统；所述图像采集子系统包括设置在飞剪后方的若干摄像头以及与各所述摄像头匹配的光源，各所述摄像头与图像处理模块通讯连接；所述模糊控制器与所述图像处理模块通讯连接，用于接收所述图像处理模块处理完毕的图像信息、生成飞剪调节决策并将所述飞剪调节决策输送给所述飞剪调节子系统；所述飞剪调节子系统包括控制飞剪驱动机构或传动机构的控制机构，用于调节飞剪剪刃的运动轨迹以及力矩。视频监测装置由摄像头、光源、视频处理器和遮光箱体构成。它实现了机器视觉系统的信息获取和信息处理功能。模糊逻辑控制器根据视频监测装置得到的信息，对剪切的情况进行评估，可以设定剪切的若干指标作为评价依据，对各评价依据进行模糊化处理，就构成了模糊控制器的语言库，在通过经验，对模糊规则库进行定义，实现模糊控制器的控制决策功能。飞剪变频传动控制器用于对飞剪机械设备进行直接的传动级控制，通过变频调速的方式，对飞剪的运动轨迹和力矩进行控制。下面以棒材切头操作为例，对本专利技术进行说明：其基本的控制流程如下：S1：棒材长坯料通过传送辊道送到飞剪前；S2：视觉系统对长坯料头部进行检测，识别端部关键指标，将关键指标参数化；例如切面平整度、端部变形程度、半径变化等；S3：将参数化的指标送到模糊逻辑控制器中，将该参数模糊化，通过决策系统给出剪切建议参数；S4：模糊逻辑控制器将建议的剪切参数送到飞剪变频传动控制器中，让飞剪变频机构按照剪切参数执行剪切动作；S5：视觉系统对剪切效果进行评价，更新模糊逻辑控制器的规则库。本实施例提出一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，使飞剪的工作由开环工作方式变成闭环工作方式；模糊控制器进行决策的飞剪剪切效果评价机制，实现棒材剪切工作的在线优化；通过视觉系统这种非接触式的检测方式，使系统结构简单，方便工程实施和旧系统改造。实施例2本实施例与实施例1中的不同之处在于：所述飞剪调节子系统与无级变速箱控制连接，所述无级变速箱的输入轴和输出轴分别与飞剪剪刃的驱动装置和飞剪剪刃传动连接。本实施例采用调节无级变速箱的方式也能够调节飞剪剪刃的运动轨迹和力矩，能够实现与实施例1相同的调节作用。本实施例中，本领域技术人员能够依据现有技术实现根据控制策略调节无级变速箱。实施例3本实施例提供一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制方法，包括如下步骤：S1采集并保存飞剪区域无棒材时的对照图像；S2采集飞剪剪切完毕后的棒材图像，将所述棒材图像与对照图像进行对比，获得去除背景的棒材图像；S3计算去除背景的棒材图像的弯曲程度以及断面质量；S4将所述弯曲程度以及断面质量输入到模糊控制器，模糊控制器依据弯曲程度及断面质量生成调节决策并将调节决策传递给飞剪调节子系统；S5飞剪调节子系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其特征在于：包括图像采集子系统、模糊控制器以及飞剪调节子系统；所述图像采集子系统包括设置在飞剪后方的若干摄像头以及与各所述摄像头匹配的光源，各所述摄像头与图像处理模块通讯连接；所述模糊控制器与所述图像处理模块通讯连接，用于接收所述图像处理模块处理完毕的图像信息、生成飞剪调节决策并将所述飞剪调节决策输送给所述飞剪调节子系统；所述飞剪调节子系统包括控制飞剪驱动机构或传动机构的控制机构，用于调节飞剪剪刃的运动轨迹以及力矩。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其特征在于：包括图像采集子系统、模糊控制器以及飞剪调节子系统；所述图像采集子系统包括设置在飞剪后方的若干摄像头以及与各所述摄像头匹配的光源，各所述摄像头与图像处理模块通讯连接；所述模糊控制器与所述图像处理模块通讯连接，用于接收所述图像处理模块处理完毕的图像信息、生成飞剪调节决策并将所述飞剪调节决策输送给所述飞剪调节子系统；所述飞剪调节子系统包括控制飞剪驱动机构或传动机构的控制机构，用于调节飞剪剪刃的运动轨迹以及力矩。2.如权利要求1所述基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其特征在于：所述图像采集子系统至少包括在飞剪后方朝向飞剪设置的断面采集摄像头和在棒材轴线侧方设置的平直采集摄像头。3.如权利要求1或2所述基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其特征在于：所述摄像头上设置有遮光箱。4.如权利要求1所述基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其特征在于：所述飞剪调节子系统与飞剪剪刃的驱动机构控制连接，所述飞剪剪刃的驱动机构为变频电机；或者，所述飞剪调节子系统与无级变速箱控制连接，所述无级变速箱的输入轴和输出轴分别与飞剪剪刃的驱动装置和飞剪剪刃传动连接。5.如权利要求2所述基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其特征在于：所述图像采集子系统包括两个间隔设置的断面采集摄像头，两所述断面采集摄像头的轴线与所述棒材的轴线相交于一点。6.如权利要求2所述基于机器视觉的棒材飞剪剪切优化控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：方田，桂峰，朱凤泉，彭获锋，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34