一种金属剪切过程中的形变检测方法及系统技术方案

本申请涉及一种金属剪切过程中的形变检测方法及系统。方法包括：采集光源角度下的初始图像和剪切图像；基于初始图像和剪切图像中的阴影区域计算阴影分布图像；基于初始图像和剪切图像中的高亮区域计算高亮分布图像；基于历史剪切过程中阴影分布图像和多张高亮分布图像分别构建阴影分布模型和高亮分布模型；基于阴影分布模型计算阴影分布图像在阴影分布方向上的阴影分布权重；基于高亮分布模型计算高亮分布图像在高亮分布方向上的高亮分布权重；基于阴影分布权重和高亮分布权重获取形变检测结果。通过本申请的技术方案，能够综合阴影区域和高亮点的信息，提高形变检测的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种金属剪切过程中的形变检测方法及系统


[0001]本申请一般地涉及金属剪切
，尤其涉及一种金属剪切过程中的形变检测方法及系统。

技术介绍

[0002]金属剪切机是切断金属材料的一种机械设备，在铝材或钢材的轧制生产过程中，需要对铝材或钢材进行剪切以满足后继工序中产品尺寸规格的要求。
[0003]目前，公开号为CN113587853A的专利文件公开了一种测量切屑变形的方法，在切屑之前，在金属板的加工表面打出多个同心圆；在切削之后，测量切屑上图案的尺寸来计算收缩系数，又通过在图像上做辅助线的方法测量出切屑弯曲的曲率，从而达到能够表征切屑变形。
[0004]然而，上述方法需要在金属板上打上同心圆的图案，增加了一道生产工序，生产效率低；且金属剪切过程中的形变常常发生在剪切边缘处，无法保证金属剪切后图案的完整性，无法保证金属剪切过程中的形变检测结果的准确性。

技术实现思路

[0005]为了解决本申请的上述技术问题，本申请提供了一种金属剪切过程中的形变检测方法及系统，以在金属剪切过程中，提高形变检测结果的准确性。
[0006]根据本申请的第一方面，提供了一种金属剪切过程中的形变检测方法，包括：采集至少一个光源角度下的初始图像和剪切图像，其中，所述初始图像为剪切之前的金属图像，所述剪切图像为剪切之后的金属图像；基于所述初始图像和所述剪切图像中的阴影区域计算阴影分布图像；基于所述初始图像和所述剪切图像中的高亮区域计算高亮分布图像；基于历史剪切过程中多张阴影分布图像和多张高亮分布图像分别构建阴影分布模型和高亮分布模型，所述阴影分布模型包括阴影平均分布和至少一个阴影分布方向，所述高亮分布模型包括高亮平均分布和至少一个高亮分布方向；基于所述阴影分布模型计算所述阴影分布图像在所述阴影分布方向上的阴影分布权重；基于所述高亮分布模型计算所述高亮分布图像在所述高亮分布方向上的高亮分布权重；基于所述阴影分布权重和高亮分布权重获取形变检测结果，所述形变检测结果包括形变方向和形变程度。
[0007]通过本申请提供的技术方案，在至少一个预设光源角度下，采集剪切之前和剪切之后金属图像的阴影分布图像和高亮分布图像；进一步依据阴影分布模型和高亮分布模型将阴影分布图像和高亮分布图像转化为包括多个分布权重的参数组合，并依据参数组合确定形变程度和形变方向，综合阴影区域和高亮点的信息实现金属剪切过程中的形变检测，从而提高形变检测的准确性。
[0008]在一个实施例中，所述基于所述初始图像和所述剪切图像中的阴影区域计算阴影分布图像包括：对于所述初始图像，将阴影区域内像素点的像素值置为1，阴影区域外像素点的像素值置为0，得到初始阴影区域图；对于所述剪切图像，将阴影区域内像素点的像素
值置为1，阴影区域外像素点的像素值置为0，得到剪切阴影区域图；将所述初始阴影区域图与所述初始图像对应像素点的像素值相乘，得到初始阴影图，所述初始阴影图用于反映初始图像中阴影的分布和阴影的深浅；将所述剪切阴影区域图与所述剪切图像对应像素点的像素值相乘，得到剪切阴影图，所述剪切阴影图用于反映剪切图像中阴影的分布和阴影的深浅；将所述剪切阴影图和所述初始阴影图之间的差值图作为阴影分布图像。
[0009]其有益效果在于：根据初始图像和剪切图像得到阴影分布图像，阴影分布图像可反映金属剪切前后，金属表面阴影区域的分布变化，以及金属表面阴影区域中各位置阴影深浅的变化，为后续得到形变检测结果提供数据基础。
[0010]在一个实施例中，所述基于所述初始图像和所述剪切图像中的高亮区域计算高亮分布图像包括：对于所述初始图像，将高亮区域内像素点的像素值置为1，高亮区域外像素点的像素值置为0，得到初始高亮区域图；对于所述剪切图像，将高亮区域内像素点的像素值置为1，高亮区域外像素点的像素值置为0，得到剪切高亮区域图；将所述初始高亮区域图与所述初始图像对应像素点的像素值相乘，得到初始高亮图，所述初始高亮图用于反映初始图像中高亮点的分布和高亮点的亮度；将所述剪切高亮区域图与所述剪切图像对应像素点的像素值相乘，得到剪切高亮图，所述剪切高亮图用于反映剪切图像中高亮点的分布和高亮点的亮度；将所述剪切高亮图和所述初始高亮图之间的差值图作为高亮分布图像。
[0011]其有益效果在于：根据初始图像和剪切图像得到高亮分布图像，高亮分布图像可反映金属剪切前后，金属表面高亮点的分布变化，以及金属表面各高亮点的亮度变化，为后续得到形变检测结果提供数据基础。
[0012]在一个实施例中，所述基于历史剪切过程中多张阴影分布图像和多张高亮分布图像分别构建阴影分布模型和高亮分布模型包括：采集历史剪切过程中多张阴影分布图像，生成每张阴影分布图像的阴影分布向量；计算所有阴影分布向量的均值，得到阴影平均分布；将所有阴影分布向量减去所述阴影平均分布，得到每个阴影分布向量对应的阴影偏差分布向量；利用PCA算法对所述阴影偏差分布向量进行主成分分析，获取至少一个候选阴影分布方向以及每个候选阴影分布方向对应的特征值；基于所述特征值对所述候选阴影分布方向进行筛选以确定至少一个阴影分布方向；基于所述阴影平均分布和所述至少一个阴影分布方向构建阴影分布模型；采集历史剪切过程中多张高亮分布图像，重复执行上述步骤以构建高亮分布模型。
[0013]在一个实施例中，所述基于所述特征值对所述候选阴影分布方向进行筛选以确定至少一个阴影分布方向包括：每个候选阴影分布方向对应特征值，所述特征值表示出现形变时阴影在对应候选阴影分布方向上的方差；将所有特征值按照从大到小的顺序进行排列后，将前K个特征值对应的候选阴影分布方向作为阴影分布方向，其中，K满足预设关系式的最小值，所述预设关系式为：
[0014][0015]其中，λ1为排名第1的特征值，λ
K
为排名第K的特征值，∑λ为所有特征值之和，ψ为设定值。
[0016]在一个实施例中，所述阴影分布模型满足关系式：
[0017][0018]其中，为阴影平均分布，K为阴影分布方向的数量，P
K
表示第K个阴影分布方向，w
K
为第K个阴影分布方向上的分布权重，YF为阴影分布图像对应的阴影分布向量。
[0019]其有益效果在于：完成阴影分布模型和高亮分布模型的构建，可将阴影分布图像和高亮分布图像转换为参数组合，且不发生形变时的阴影分布图像和高亮分布图像对应的参数组合全为0。
[0020]在一个实施例中，所述基于所述阴影分布权重和高亮分布权重获取形变检测结果包括：将所述阴影分布权重和所述高亮分布权重的绝对值之和作为形变程度；将所述阴影分布权重和所述高亮分布权重中绝对值的最大值作为主要分布权重，并将所述主要分布权重对应的分布方向作为目标方向，所述目标方向为阴影分布方向或高亮分布方向；基于所述目标方向确定形变方向。
[0021]在一个实施例中，所述基于所述目标方向确定形变方向包括：通过查询映射表确定所述目标方向对应的形变方向，所述映射表包括任意阴影分布方向和任意高亮分布与形变方向之间的映射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属剪切过程中的形变检测方法，其特征在于，包括：采集至少一个光源角度下的初始图像和剪切图像，其中，所述初始图像为剪切之前的金属图像，所述剪切图像为剪切之后的金属图像；基于所述初始图像和所述剪切图像中的阴影区域计算阴影分布图像；基于所述初始图像和所述剪切图像中的高亮区域计算高亮分布图像；基于历史剪切过程中多张阴影分布图像和多张高亮分布图像分别构建阴影分布模型和高亮分布模型，所述阴影分布模型包括阴影平均分布和至少一个阴影分布方向，所述高亮分布模型包括高亮平均分布和至少一个高亮分布方向；基于所述阴影分布模型计算所述阴影分布图像在所述阴影分布方向上的阴影分布权重；基于所述高亮分布模型计算所述高亮分布图像在所述高亮分布方向上的高亮分布权重；基于所述阴影分布权重和高亮分布权重获取形变检测结果，所述形变检测结果包括形变方向和形变程度。2.根据权利要求1所述的一种金属剪切过程中的形变检测方法，其特征在于，所述基于所述初始图像和所述剪切图像中的阴影区域计算阴影分布图像包括：对于所述初始图像，将阴影区域内像素点的像素值置为1，阴影区域外像素点的像素值置为0，得到初始阴影区域图；对于所述剪切图像，将阴影区域内像素点的像素值置为1，阴影区域外像素点的像素值置为0，得到剪切阴影区域图；将所述初始阴影区域图与所述初始图像对应像素点的像素值相乘，得到初始阴影图，所述初始阴影图用于反映初始图像中阴影的分布和阴影的深浅；将所述剪切阴影区域图与所述剪切图像对应像素点的像素值相乘，得到剪切阴影图，所述剪切阴影图用于反映剪切图像中阴影的分布和阴影的深浅；将所述剪切阴影图和所述初始阴影图之间的差值图作为阴影分布图像。3.根据权利要求1所述的一种金属剪切过程中的形变检测方法，其特征在于，所述基于所述初始图像和所述剪切图像中的高亮区域计算高亮分布图像包括：对于所述初始图像，将高亮区域内像素点的像素值置为1，高亮区域外像素点的像素值置为0，得到初始高亮区域图；对于所述剪切图像，将高亮区域内像素点的像素值置为1，高亮区域外像素点的像素值置为0，得到剪切高亮区域图；将所述初始高亮区域图与所述初始图像对应像素点的像素值相乘，得到初始高亮图，所述初始高亮图用于反映初始图像中高亮点的分布和高亮点的亮度；将所述剪切高亮区域图与所述剪切图像对应像素点的像素值相乘，得到剪切高亮图，所述剪切高亮图用于反映剪切图像中高亮点的分布和高亮点的亮度；将所述剪切高亮图和所述初始高亮图之间的差值图作为高亮分布图像。4.根据权利要求1所述的一种金属剪切过程中的形变检测方法，其特征在于，所述基于历史剪切过程中多张阴影分布图像和多张高亮分布图像分别构建阴影分布模型和高亮分布模型包括：
采集历史剪切过程中多张阴影分布图像，生成每张阴影分布图像的阴影分布向量；计算所有阴影分布向量的均值，得到阴影平均分布；将所有阴影分布向量减去所述阴影平均分布，得到每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙世杰，孙高杰，杨卓岩，
申请(专利权)人：巩义市丰硕有色金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：