多流钢坯定尺切割控制方法技术

一种多流钢坯定尺切割控制方法，通过设置图像信息检控硬件系统、系统初始化和过程检控自动程序，能够实现对多流钢坯的定尺切割。其中，图像信息检控系统包括：图像传感器、信号处理器、控制器和剪切机。系统初始化由图像标定、设计图像网格和建立图像背景数据库三个步骤组成。过程检控自动程序由设置钢坯被切割长度的数值、设置图像采集间隔时间、采集图像并对图像畸变进行校正、对图像进行透视变换、对钢坯头的识别与跟踪和剪切机切割钢坯六个步骤组成。一旦在图像“数据区”某个位置上识别出钢坯头时，即可确认在其右侧的所有“数据区”均为背景图像。整个运算时间能够大大减少，切割精度能够控制在±5mm之内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种自动化
的钢坯定尺切割控制方法，具体是一种多流钢还定尺切Il I]控制方法。
技术介绍
冶金工厂的连铸机需要将生产出来的热钢坯切割成一定长度尺寸，以满足后续轧机工序的要求，这个过程被称之为定尺切割。对轧制热钢坯切割定尺的设定方法，以往最典型的是使用机械定尺挡板、机械碰球等方式。这些方法是利用定尺位置相对于切割机是固定的，由此来确定所需的热钢坯长度，从而对钢坯准确地进行切割。可以说，上述技术方法相对简单、成本较低，但是，一旦需要调整定尺尺寸时就显得操作不方便，而且设备维护量较大，误差率较高，工人的劳动强度较大，这些都是亟待改进的落后技术状况。经文献检索发现，侯玉伟、李雷、赵彦伟等的“非接触式自动定尺切割系统”(《自动化应用》2011年第8期)提出一种模式识别与图像处理技术来确定定尺长度。该方法虽然利用摄像头远距离采集现场工艺参数，能够代替操作人员在恶劣环境下的工作，但是其钢还切割定尺误差只能由原来的80mm减少到10 15mm。经文献检索还发现，安辉耀、沈德耀的“基于图像处理的钢坯定尺定重智能切割系统”(《中南大学学报(自然科学版)》2002年第6期)同样利用图像处理技术在线识别热坯的长度。具体通过空间微分和二值化处理等算法，得出热钢坯切头的位置信息。因其摄像机安装位置要与钢坯表面垂直，使其适用环境受到限制。同时，其切割误差也只能控制在Icm0经文献检索还发现，XiaoyuLiu 与 Kangling Fang 的 “A MultipleBackgroundImages Model for Billet Location Control” (2008 年“嵌入式软件与系统国际会议”论文“钢坯定位控制的多背景图像模型”，ICESS2008)提出了一种基于视觉的钢坯位置控制系统，釆用多个背景图像模型，能够适应加热窑的光照变化。但是该方法平均成功率只能达到97. 94%，定位偏差在±5cm。经文献检索还发现，LiuXiaoyue 与 Yan Jing 的 “An adaptive patternrecognitionand detection technique for target image of continuous casting withlength cutting”(2009年“计算、通信、控制和管理ISECS国际研讨会”论文“目标图像连铸切割长度的自适应模式识别与检测技术”，2009ISECS)釆用数字图像自适应模式识别技术实现对连铸板坯目标图像的分割和识别，但未给出定位误差和测控成功率。经文献检索还发现，MalayaRanjan Khare 的 “Automatic System forMeasuringand Controlling the Length of a Moving Product in Industries，，(IEEETRAN. 0NINSTRUMENTATI0N AND MEASUREMENT,《ffiEE 仪器仪表与测量》2008 年第 4 期)设计和开发一个简单、低成本的网络系统，用于测量钢坯长度，但其测量误差范围仅能达到+5cm。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提出一种非接触式的多流钢坯自动定尺切割控制方法。该方法采用图像传感器采集轧机流坯图像，通过图像信息处理与识别来判定钢坯流移位置，能够准确控制钢坯切割精度，而且较同类技术硬件配置简单与安装方便，运算简捷，控制精度高。所述多流钢坯，即多台轧机并列安装形成多流道移动钢坯。所述钢坯流移位置，即钢坯受拉速机构牵引而产生移动所到达的位置。拉速机构也称之为传送机构。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的一种多流钢坯自动定尺切割控制方法，包括如下步骤步骤一，设置图像信息检控硬件系统 图像信息检控硬件系统包括图像传感器、信号处理器、控制器和钢坯剪切机，图像传感器将采集到的多流钢坯图像输入至信号处理器，信号处理器对图像信号进行处理和特征提取，通过特征比对、识别与判断来生成控制指令，控制器根据接收到的控制指令来确定开启/关闭剪切机的动作开关，因此控制钢坯的切割工序，对多流钢坯实现精确切割；步骤二，系统初始化系统初始化包括对图像标定、设计像素网格和建立背景图像数据库，其中所述对图像标定是利用标尺进行标定，即直接以钢坯运动方向上的标尺作为计算机图像坐标系中像素行坐标的标定依据；所述设计像素网格即将图像画面划分为横纵的网格结构，形成NXM的矩阵即图像“数据区”，M为“数据区”中的像素列坐标总数；N为“数据区”中的像素行坐标总数；所述建立背景图像数据库是将整个图像背景数据库采用“数据区”特征构成；步骤三，过程检控自动程序所述过程检控自动程序，是在完成图像信息硬件系统设置及系统初始化操作后的在线检测与控制自动过程，依次进行设置钢坯被切割长度L_st的数值、设置图像采集间隔时间T、采集图像并对图像畸变进行校正、对图像进行透视变换、对钢坯头的识别与跟踪和剪切机切割钢坯六个步骤。优选地，所述系统初始化，由以下步骤组成步骤1.图像标定利用标尺进行标定，即直接以钢坯运动方向上的标尺作为计算机图像坐标系中像素行坐标的标定依据。具体方法如下令R为图像行方向上空间单位长度Itl所对应的像素数，则有关系Al =备|厂 | = 卜 _w；|(公式一)式中，《 = t; U1、Uj分别为第i和第j像素的列坐标；A I为第i与第j像素之间 R的列间隔所对应的空间尺度。步骤2.设计图像网格将图像画面划分为“s横t纵”的网格结构。具体方法如下令，网格的横线序数为p，p=0，l,...,s,s为图像横向分割数。其中，P=O又表示网格横线的画面上边缘线；p=s又表示网格横线的画面下边缘线。又令，网格的纵线序数为q，q=0, I,…，t，t为图像纵向分割数。其中，q=0又表示网格纵线的画面左边缘线；q=t又表示网格纵线的画面右边缘线。因此网格化后的图像能够采用像素矩阵A表示，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多流钢坯定尺切割控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一，设置图像信息检控硬件系统图像信息检控硬件系统包括：图像传感器、信号处理器、控制器和钢坯剪切机，图像传感器将采集到的多流钢坯图像输入至信号处理器，信号处理器对图像信号进行处理和特征提取，通过特征比对、识别与判断来生成控制指令，控制器根据接收到的控制指令来确定开启/关闭剪切机的动作开关，因此控制钢坯的切割工序，对多流钢坯实现精确切割；步骤二，系统初始化系统初始化包括对图像标定、设计像素网格和建立背景图像数据库，所述对图像标定是利用标尺进行标定，即直接以钢坯运动方向上的标尺作为计算机图像坐标系中像素行坐标的标定依据；所述设计像素网格即将图像画面划分为横纵的网格结构，形成N×M的矩阵即图像“数据区”，M为“数据区”中的像素列坐标总数；N为“数据区”中的像素行坐标总数；所述建立背景图像数据库是将整个图像背景数据库采用“数据区”特征构成；步骤三，过程检控自动程序所述过程检控自动程序，是在完成图像信息硬件系统设置及系统初始化操作后的在线检测与控制自动过程，依次进行设置钢坯被切割长度Lconst的数值、设置图像采集间隔时间τ、采集图像并对图像畸变进行校正、对图像进行透视变换、对钢坯头的识别与跟踪和剪切机切割钢坯六个步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种多流钢坯定尺切割控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤 步骤一，设置图像信息检控硬件系统 图像信息检控硬件系统包括图像传感器、信号处理器、控制器和钢坯剪切机，图像传感器将采集到的多流钢坯图像输入至信号处理器，信号处理器对图像信号进行处理和特征提取，通过特征比对、识别与判断来生成控制指令，控制器根据接收到的控制指令来确定开启/关闭剪切机的动作开关，因此控制钢坯的切割工序，对多流钢坯实现精确切割； 步骤二，系统初始化 系统初始化包括对图像标定、设计像素网格和建立背景图像数据库， 所述对图像标定是利用标尺进行标定，即直接以钢坯运动方向上的标尺作为计算机图像坐标系中像素行坐标的标定依据； 所述设计像素网格即将图像画面划分为横纵的网格结构，形成NXM的矩阵即图像“数据区”，M为“数据区”中的像素列坐标总数；N为“数据区”中的像素行坐标总数； 所述建立背景图像数据库是将整个图像背景数据库采用“数据区”特征构成； 步骤三，过程检控自动程序 所述过程检控自动程序，是在完成图像信息硬件系统设置及系统初始化操作后的在线检测与控制自动过程，依次进行设置钢坯被切割长度L_st的数值、设置图像采集间隔时间τ、采集图像并对图像畸变进行校正、对图像进行透视变换、对钢坯头的识别与跟踪和剪切机切割钢坯六个步骤。2.根据权利要求1所述的多流钢坯定尺切割控制方法，其特征是，所述系统初始化由以下步骤组成 步骤1.图像标定 令R为行方向上空间单位长度Itl所对应的像素数，则有关系3.根据权利要求2所述的多流钢坯定尺切割控制方法，其特征是，所述设置钢坯被切割长度L_st的数值，具体为确定待切割钢坯长度，由公式一能得4.根据权利要求2所述的多流钢坯定尺切割控制方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀彬，戴映炘，朱磊，曼苏乐，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：