棒材计数装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种棒材计数装置，属于计算机图像识别领域。本实用新型专利技术包括照明光源、工业相机、计算机及辅件，其特征在于：照明光源、工业相机布置在以待处理棒材端面为反射面的入射和反射方向上，工业相机采用帧速率在30帧以上的面阵工业相机；计算机接收工业相机采集的图像信息并实施以下处理：对图像进行预处理；采用“凹点法”对连通域进行分割，使棒材呈相互分离状；采用“外接矩形法”获得棒材坐标；将坐标与相应的棒材轮廓信息组合成一个“信息对”；将当前帧待处理的信息对与上一帧的信息对进行匹配、计数。本实用新型专利技术准确率高，可在提高生产效率的同时减少了工人的劳动强度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种棒材计数装置，属于计算机图像识别领域。
技术介绍
轧钢企业生产的棒材产品通常采用负公差轧制，定支打捆并以理论重量出售，因此实现棒材打捆前的准确计数非常重要。棒材在线计数主要有三种 方法人工方法、光电脉冲方法以及图像处理方法。人工方法计数，由于工人劳动强度大，计数误差大，无法满足在线计数的实时性要求，正在被逐步淘汰，但目前仍有部分棒材生产企业采用该方法。光电脉冲方法需要前置机械装置对堆叠的棒材作平铺处理，但机械装置很难做到使棒材不重叠地经过传感器前，因此光电脉冲方法也存在相当的误差，只能是一种过渡性的技术手段。图像处理方法是目前最具有应用前景的能有效解决棒材计数问题的方法，该方法利用棒材端面的图像信息，经过特定的算法运算得出准确的目标棒材数量，图像处理方法速度快，准确率高，且对生产线改动小，易于进行维护和扩展，是现阶段棒材计数工序自动化的主流发展方向。但目前国内提出的一些采用图像处理方法的棒材计数系统或多或少存在一些缺点和不足之处(1)专利申请号为200310110417. 5 (以下简称文献1)的专利技术公开了一种棒材在线计数方法及装置，采用棒材对位与K级容错机制来实现棒材的追踪和计数，这是一个理论和实践上都相当成熟的专利技术应用。但该专利技术对棒材进行对位确认时仅利用光电编码器测得的链床位移信息，由于棒材实际位移并不等同于链床位移，因此该方法可能在个别棒材出现横向窜动时无法保证跟准。具体讲，文献1采用的是利用了坐标和位移变量或运动速度的图像处理方法，来确定棒材的位置。文献1给出了两种获得棒材位移量的方法，其一是采用光电编码器获得棒材运动速度的具体实例，通过公式计算得到棒材位移变量的方法---简称光电法；其二是可以利用前后两帧图像，匹配同一根棒材来直接获得棒材运动速度再得到棒材位移变量的方法---简称平均法。文献1中的棒材中心坐标的确定方法是对图像中的棒材端面信息进行增强处理，根据图像中的亮度与色度差异进行二值化来区分棒材端面与其它部分；利用类圆形模板匹配，增强棒材中心部位信息，类圆形模板大小按各种棒材的直径设定；提取最大值点， 通过聚类识别出并记录图像中各根棒材的坐标位置。其缺点是①类圆形模板并不适合所有的棒材，即使是同一规格的棒材，其端面形状仍然各不相同，使用同样的模板导致可信度下降；②聚类法在多支棒材紧靠、堆叠时，找到的中心可能与实际中心有较大的偏差。文献1追踪棒材的方法是连续比较前后幅图像中各棒材中心坐标，利用相对位移量进行逐一对位和容错置信度统计计量棒材的支数。缺点是①仅依靠坐标来追踪棒材，可信度不高，因为横向窜动的棒材可能会被错误对位；②某一帧的对位过程一旦出错，可能极大影响该帧后续几帧的对位。(2)专利申请号为201010212348.9(以下简称文献2)的专利技术公开了一种棒材计数方法及装置，计算出当前帧的棒材数量并将其标记，同时记录最后一根棒材的位置，通过速度获取单元获得棒材移动速度，并据此推算最后一根棒材在下一帧的位置，再结合下一帧图像得出未标记棒材的数量，依次累加直到计数值满。该方法同样将链床位移与棒材位移等同，而且需要忽略运动的棒材与链床之间的相对运动。实际上棒材的纵向抖动与横向窜动很难避免，加上棒材存在堆叠现象，难以保证次次都能追踪到“最后一根棒材”。具体讲文献2存在以下缺陷①“棒材移动速度”的不可靠性。该专利的“棒材移动速度”来自光电编码器，这样获得的速度(齿轮转动的角速度)本身就有误差，并且经过多次转换运算(棒材位移变量(单位像素)=齿轮转速(角速度)χ齿轮半径χ两帧之间的时间间隔(即相机帧速率的倒数)χ实际距离与图像像素的固定变换比率(1mm = η个像素))，得到的“棒材移动速度”更加不可靠；②棒材的抖动窜动。即便先前的“速度”可靠，该速度实际上也是链条的运动速度，并不能代表每一个棒材的实际速度，因为棒材只是铺放在链条上而不是绑在链条上，棒材在运动过程中始终存在无规律的上下前后的抖动和窜动，仅依靠“速度”去推测某个棒材在下一帧图像中的位置是不可行的；③“最后一根棒材“的不确定性。棒材的堆叠，同时加上棒材横向窜动的因素，使得上一帧“最后一支棒材”的后续棒材并不一定都是未被标记的棒材，如图3所示，上一帧“倒数第二支棒材”因位置变化而成为当前中的“最后一支棒材”将会被重复计数，因为它与“上一帧最后一根棒材”太接近， 在当前帧中由于横向窜动，落在“上一帧最后一根棒材”之后，在上一帧和当前帧均会被计数。总之，文献1、2提供的技术方案均无法解决可靠、准确计数的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种快速、准确计量棒材数量的计数装置，可在提高生产效率的同时减少工人的劳动强度。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是一种棒材计数装置，计数装置包括照明光源、工业相机、计算机及辅件，其特征在于照明光源、工业相机布置在以待处理棒材端面为反射面的入射和反射方向上，工业相机采用帧速率在30帧以上的面阵工业相机。通过上述技术方案可知，图像采集装置主要由面阵黑白CXD工业相机及照明光源组成，棒材端面在光源照射下呈现出与棒材侧面及周围环境有较大不同的亮度，通过工业相机连续采集从相机视野中经过的棒材影像，并通过数据线发送至计数控制系统；计数控制系统主要由工业计算机及计数控制软件组成，计数控制软件通过二值化、连通域分割、中心提取、轮廓匹配等方法逐帧分析棒材影像，记录并跟踪影像中出现的每一根棒材，同时得到已通过指定位置的棒材计数值。本技术准确率高，实时性好，提高生产效率的同时减少了工人的劳动强度。附图说明图1是本技术的计数方法的流程图；图2是棒材位移状态示意图；图3是棒材在上一帧和当前帧中的位置变化示意图；图4是图像处理过程示意图；图5是本技术的计数装置的结构示意图。具体实施方式如图5所示，一种棒材计数装置，计数装置包括照明光源、工业相机、计算机及辅件。照明光源10、工业相机20布置在以待处理棒材端面40为反射面的入射和反射方向上，工业相机20采用帧速率在30帧以上的面阵工业相机；计算机30接收工业相机20采集的图像信息并实施以下处理对图像进行预处理； 采用“凹点法”对连通域进行分割，使棒材呈相互分离状；采用“外接矩形法”获得棒材坐标； 将坐标与相应的棒材轮廓信息组合成一个“信息对”；将当前帧待处理的信息对与上一帧的信息对进行匹配、计数。至于硬件设备的选配可以根据生产线和经济状况来选定。所述的照明光源10布置在工业相机20的下方两侧，照明光源10的照射区域为条带状。所述的计算机30输出控制信号驱动执行机构实施分钢动作。为便于理解，现公示本技术所用原理及实现步骤如下图像采集装置采集棒材端面影像并发送至计算机；对图像进行预处理；采用“凹点法”对连通域进行分割，使棒材呈相互分离状，连通域是指由若干像素组成的集合，该集合中的像素具有以下特性所有像素的灰度级别均小于或等于连通域的级别；同一个连通域中的像素两两相通，即在任意两个像素之间存在一条完全由这个集合的元素构成的通路。利用“凹点法”先准确地对紧靠的棒材端面图像分离为单个棒材，可信度高；采用“外接矩形法”获得棒材坐标，即对已切割成单个棒材的连通域使用“外接矩形法”获取坐标，快速简便，找到中心与实际几何中心非常接近。将坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：娄霆，郑力新，田永利，张宏兵，季幼平，晏来成，陈宇，林伟镇，
申请(专利权)人：合肥市百胜科技发展股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：