CN105108094A - 一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法及系统，包括：预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库，实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对，若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号，所述切割机接收指令信号，对板坯进行切割处理。通过摄像机检测板坯坯头的下边沿，实时获取下边沿坐标，可以准确跟踪板坯的坯头位置，当下边沿坐标与预设的板坯切割标定坐标相同时，控制切割机切割板坯，采用上述方法大大提高了板坯连铸机切割板坯的精度。

Description

一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法及系统

技术领域

本发明涉及连铸板坯技术领域，特别是涉及一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法及系统。

背景技术

板坯连铸是通过板坯连铸机连续铸造板坯的冶炼技术，如图1所示，板坯连铸机包括铸钢设备1和辊道2。铸钢设备1铸造出板坯后，通过辊道2传输至下游工序，在板坯的输送过程中，根据订单计划，需要通过切割系统对板坯进行切割。

如图2为切割系统的安装示意图，切割机3固定在辊道2的一侧，切割机3可以沿辊道2自由运动，切割机3上设置有切割枪；摄像机4设置在与切割机3相同的一侧且与辊道有一定的距离，用于采集数据；PLC控制系统5用于控制切割机3，计算机控制系统6用于接收摄像机4采集的数据且可以与PLC控制系统5实现数据通信。

现有的切割系统的在切割板坯时，识别的是板坯上边沿在辊道上的映射线，将映射线位置近似为板坯坯头位置进行切割。如图3所示，板坯的上边沿线为AB,由于铸造出来的板坯处于红热状态，摄像机无法识别板坯上边沿AB，因此采集的是上边沿AB的映射线ab，随着板坯的厚度越来越厚，映射线ab距离板坯坯头会越来越远，产生的检测误差会越来越大，切割系统的切割精度越来越低。随着炼钢生产节奏不断加快，客户对板坯切割精度的要求越来越高，采用现有的切割方法切割的板坯的精度越来越不能满足客户的需求。

发明内容

本发明实施例中提供了一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法及系统，以解决现有技术中板坯连铸机切割板坯精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法，所述方法包括：

预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库；

实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对；

若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号；

所述切割机接收指令信号，对板坯进行切割处理。

优选地，所述预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库之前，包括：

以板坯连铸机切割枪为原点，建立x-y坐标系；

将所述x-y坐标系存储到数据库；

以所述x-y坐标系为基础坐标系，预设板坯切割标定坐标。

优选地，所述获取板坯坯头下边沿坐标，包括：

获取摄像机采集的视场内的图像数据；

根据所述图像数据分别获取板坯坯头映射面的像素，以及辊道像素；

比对板坯坯头映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在辊道上的两条映射线；

确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标。

优选地，所述比对板坯坯头映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在在辊道上的两条映射线，包括：

预设一个像素的亮度阈值；

获取所述映射面的像素与所述辊道的像素的亮度差值△B；

判断所述差值与预设亮度阈值的大小；

若△B大于或等于预设亮度阈值，确定映射面为坯头在辊道上的映射面；

根据所述映射面来确定两个映射线。

优选地，所述确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标，包括：

获取所述两条交接线在所述x-y坐标系统的x坐标值x1、x2；

判断x1、x2的大小；

如果x1＞x2，则x2为板坯坯头下边沿坐标的x坐标值；

如果x1＜x2，则x1为板坯坯头下边沿坐标的x坐标值；

获取板坯坯头下边沿坐标。

优选地，所述切割机接收切割指令，对板坯进行切割处理，包括：

所述切割机接收到切割指令后，切割机加紧装置加紧板坯，与板坯同步运动；

同步运动过程中切割枪开始切割；

切割完成后切割机返回初始位置。

一种提高板坯连铸机切割精度的切割系统，所述系统包括：

预设存储模块，用于存储预设板坯切割标定坐标；

图像处理模块，用于实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对；

指令发出模块，用于若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号；

指令接收模块，用于接收指令信号，对板坯进行切割处理。

优选地，所述预设存储模块还用于存储以板坯连铸机切割枪为原点，建立的x-y坐标系，以所述x-y坐标系为基础坐标系。

优选地，还包括图像采集模块，

所述图像采集模块用于实时采集视场内的图像数据；

所述图像处理模块根据所述图像数据分别获取映射面的像素，以及辊道像素；

比对映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在辊道上的两条映射线；

确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标。

优选地，所述指令接收模块接收到指令发出模块发出的指令后，控制切割机加紧装置加紧板坯，与板坯同步运动；

同步运动过程中切割枪开始切割；

切割完成后切割机返回初始位置。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法及系统，包括：预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库，实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对，若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号，所述切割机接收指令信号，对板坯进行切割处理。通过摄像机检测板坯坯头的下边沿，实时获取下边沿坐标，可以准确跟踪板坯的坯头位置，当下边沿坐标与预设的板坯切割标定坐标相同时，控制切割机切割板坯，采用上述方法大大提高了板坯连铸机切割板坯的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种板坯连铸机的铸坯示意图；

图2为一种切割系统的安装示意图；

图3为一种现有的切割方法检测坯头的方法示意图；

图4为本发明实施例提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种划定标定线的方法示意图；

图6为本发明实施例提供的一种获取板坯切割标定坐标的方法示意图；

图7为本发明实施例提供的一种识别坯头映射面的方法示意图；

图8为本发明实施例提供的一种板坯切割标定坐标在计算机屏幕显示的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种坯头下边沿坐标在计算机屏幕显示的示意图；

图10为本发明实施例提供的一种板坯连铸机切割系统控制原理示意图。

图11为本发明实施例提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图4所示，本发明实施例提供提高板坯连铸机切割精度的切割方法包括以下步骤：

步骤S101：预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库；

获取板坯切割标定坐标之前需通过一冷坯划定板坯切割标定线；如图5所示，在辊道2上放置冷坯7，转动辊道2，使得冷坯7可以覆盖摄像机4视场范围，将切割机3开到初始位置，以切割枪位置P点为原点，在板坯表面上划线L1、L2、L3和L4，使得相邻两条线之间的距离相同，即s2＝s3＝s4,其中L1与切割枪之间的距离为s1，且s1＝s2＝s3＝s4。

上述步骤完成后，摄像机4采集画面信息，传输给计算机控制系统6，通过图像处理，使得整个画面信息呈现在计算机屏幕上，如图6所示，以切割枪位置P点为坐标原点建立x-y坐标系，然后启动图像处理软件，这时在计算机屏幕上生成3条与x轴平行的等距直线，调节三条直线的位置，使得中间的直线L位于冷坯7的中间位置，获取直线L与L1、L2、L3、L4相交点Q1、Q2、Q3、Q4的坐标，并保存，根据需要切割的板坯长度提取Q1、Q2、Q3、Q4的坐标中的符合切割条件的坐标，预设板坯切割标定坐标。

步骤S102：实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对；

启动板坯连铸机，输出板坯，当板坯通过辊道2运行至切割枪的位置时，进入到摄像机4的视场，摄像机4采集图像信息，传输给计算机控系统6，通过图像处理，使得整个画面信息呈现在计算机屏幕上。

因为板坯连铸机切割系统的切割范围较大，要求范围在4-12.5米，一台摄像机的视场有限，所以板坯连铸机的切割系统一般设置多台摄像机，且多台摄像机的视场是重叠的，这样就可以防止连铸坯头跟踪失败。所以计算机控制系统6接收到的图像可以是一台摄像机传输来的，也可以是多台摄像机传输来的。

由于板坯坯头在辊道上的映射面亮度与辊道的亮度存在差异，根据映射面图像像素亮度值与辊道图像像素亮度值的差异比可以识别出板坯坯头在辊道上的映射面。如图7所示，M、N两条线之间的图像是检测图像的一个检测区间。对检测区间内的每一行像素(Tl,T2,…,Tn)中前后相邻的亮度值(bm,bm+1)进行比较，根据式(1)得到一行中前后两个相邻像素的亮度差ΔB，当发现ΔB超过亮度阈值时，系统自动记录下该点位置Pn。在检测区间内的所有行都比较完成之后，通过式(2)对每一行的Pn取平均后，即得到板坯坯头在辊道上的实际映射线。

ΔB＝b_m+1-b_m(1)

$P=\underset{n}{\Σ}{P}_n/n---\left(2\right)$

获取所述两条映射线与电脑屏幕中间线的交点坐标的x坐标值x1、x2；判断x1、x2的大小；如果x1＞x2，那么x2为板坯坯头下边沿坐标的x坐标值；如果x1＜x2，x1为板坯坯头下边沿坐标的x坐标值；

获取板坯坯头的下边沿坐标。

如图8所示，为步骤S101中预设的板坯切割标定坐标Qx在x-y坐标系中位置显示画面。所述Qx为Q1、Q2、Q3、Q4中的任意一个，在坐标系中的位置是与实际板坯切割时的位置呈对应关系，因此只要准确识别板坯的坯头，并提取其下边沿的准确信息，即可完成对板坯的长度测量，并实现准确切割。

如图9所示，为处理之后获得的板坯坯头下边沿坐标Rx在x-y坐标系中的实时位置，所述下边沿坐标Rx根据板坯的运动会实时变化，因此板坯坯头下边坐标Rx是一个变量，在板坯运动过程中，实时比对Rx与Qx。

步骤S103：判断所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标是否相同；

板坯运行过程中，摄像机4实时采集图像，将实时采集的图像传回计算机控制系统6，经过图像处理获得实时的下边沿坐标Rx,时时比对下边沿坐标Rx与预设的板坯切割标定坐标Qx，计算机控制系统6通过计算判断交点Rx是否达到预设的板坯切割标定坐标Qx，如果没有，摄像机4继续采集图像，如果达到预设的板坯切割标定坐标Qx，执行下一个步骤。

例如，Q1、Q2、Q3、Q4之间的实际距离为2米，我们需要的子坯为4米，那么Q2即为预设的板坯切割标定坐标，计算机控制系统6通过计算判断下边沿坐标Rx是否到达预设的板坯切割标定坐标Q2，如果没有，板坯继续沿辊道向前运行，摄像机继续采集画面传回计算机控制系统6。当所述下边沿坐标Rx坐标与板坯切割标定坐标Q2的坐标相同时，计算机控制系统6通过计算判断达到切割条件。

步骤S104：向切割机发出指令信号；

当所述下边沿坐标Rx坐标与板坯切割标定坐标Qx的坐标相同时，达到切割条件，计算机控制系统6发出指令。

步骤S105：所述切割机接收指令信号，对板坯进行切割处理；

如图10所示，计算机控制系统6获得摄像机4传输来的图像经过步骤S102-S104，所述切割机3接收指令信号，对板坯进行切割处理，具体过程为：

PLC控制系统5接收到来自计算机控制系统6发出的切割指令信号后，将所述切割指令信号发送给切割机3；

所述切割机3接收到来自PLC控制系统5的切割指令信号后，所述切割机3控制加紧装置加紧板坯，与板坯同步运动，并且完成对板坯的切割；

板坯切割完成后，所述切割机3将切割完成信息反馈给PLC控制系统5；

所述PLC控制系统5将接收到的反馈信息发送给计算机控制系统6；

计算机控制系统6接收到来个PLC控制系统5的反馈信息，发出切割机3复位指令信号；

所述PLC控制系统5接收到切割机3复位指令信号，发送给切割机3；

所述切割机3接收到来个PLC控制系统5的指令信号，松开板坯，回到初始位置，准备下一次切割。

由上述实施例可见，本发明实施例提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法，包括：预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库，实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对，若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机3发出指令信号，所述切割机3接收指令信号，对板坯进行切割处理。通过摄像机检测板坯坯头的下边沿，实时获取下边沿坐标，可以准确跟踪板坯的坯头位置，当下边沿坐标与预设的板坯切割标定坐标相同时，控制切割机3切割板坯，所述方法检测板坯坯头的下边沿，可以准确识别板坯的坯头，采用上述方法大大提高了板坯连铸机切割板坯的精度。

与本发明提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法实施例相对应，本发明还提供了一种提高板坯连铸机切割精度的切割系统。

参见图11，本发明实施例提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割系统的示意图，所述系统包括：

预设存储模块，用于存储预设板坯切割标定坐标，

图像采集模块，用于实时采集视场内的图像数据；

图像处理模块，用于根据所述图像数据分别获取板坯坯头映射面的像素，以及辊道像素，比对板坯坯头映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在辊道上的两条映射线；确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标，将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对。

指令发出模块，用于若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号；

指令接收模块，用于接收指令信号，对板坯进行切割处理。

所述指令发出模块包括计算机指令发出模块、PLC指令发出模块和切割机指令发出模块(图中未给出)；

所述计算机指令发出模块用于向PLC发送指令信号；

所述PLC指令发出模块用于向切割机发送指令信号；

所述切割机指令发出模块用于向PLC发送指令信号。

所述指令接收模块包括计算机指令接收模块、PLC指令接收模块和切割机指令接收模块(图中未给出)；

所述计算机指令接收模块用于接收PLC发送的指令信号；

所述PLC指令接收模块用于接收计算机发送的指令信号；

所述切割机指令接收模块用于接收PLC发送的指令信号。

由上述实施例可见，本发明实施例提供的一种提高板坯连铸机切割精度的切割系统，包括：预设存储模块、图像采集模块、图像处理模块、指令发出模块和指令接收模块。预设存储模块存储预设板坯切割标定坐标，图像采集模块实时采集板坯和辊道的图像信息传输给图像处理模块，图像处理模块根据所述图像数据处理获取板坯坯头下边沿坐标，将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对；当所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向指令发出模块指令信号，指令接收模块接收指令信号，对板坯进行切割处理，上述系统检测板坯坯头的下边沿，可以准确识别板坯的坯头，大大提高了板坯连铸机切割板坯的精度。

关于上述系统实施例各模块的详细内容，可参见上述方法实施例中的详细描述，在此不再赘述，另外，上述方法实施例中的步骤顺序仅是一示例性的排列方式，本领域的技术人员可以根据需要对应调整，同样应当落入本发明的保护范围之内。

以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

可以理解的是，本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种提高板坯连铸机切割精度的切割方法，其特征在于，所述方法包括：

预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库；

实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对；

若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号；

所述切割机接收指令信号，对板坯进行切割处理。

2.根据权利要求1所述的提高板坯连铸机切割精度的切割方法，其特征在于，所述预设板坯切割标定坐标，并将所述板坯切割标定坐标存储到数据库之前，包括：

以板坯连铸机切割枪为原点，建立x-y坐标系；

将所述x-y坐标系存储到数据库；

以所述x-y坐标系为基础坐标系，预设板坯切割标定坐标。

3.根据权利要求1所述的提高板坯连铸机切割精度的切割方法，其特征在于，所述获取板坯坯头下边沿坐标，包括：

获取摄像机采集的视场内的图像数据；

根据所述图像数据分别获取板坯坯头映射面的像素，以及辊道像素；

比对板坯坯头映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在辊道上的两条映射线；

确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标。

4.根据权利要求3所述的提高板坯连铸机切割精度的切割方法，其特征在于，所述比对板坯坯头映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在在辊道上的两条映射线，包括：

预设一个像素的亮度阈值；

获取所述映射面的像素与所述辊道的像素的亮度差值△B；

判断所述差值与预设亮度阈值的大小；

若△B大于或等于预设亮度阈值，确定映射面为坯头在辊道上的映射面；

根据所述映射面来确定两个映射线。

5.根据权利要求3所述的提高板坯连铸机切割精度的切割方法，其特征在于，所述确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标，包括：

获取所述两条交接线在所述x-y坐标系统的x坐标值x1、x2；

判断x1、x2的大小；

如果x1＞x2，则x2为板坯坯头下边沿坐标的x坐标值；

如果x1＜x2，则x1为板坯坯头下边沿坐标的x坐标值；

获取板坯坯头下边沿坐标。

6.根据权利要求1所述的提高板坯连铸机切割精度的切割方法，其特征在于，所述切割机接收切割指令，对板坯进行切割处理，包括：

所述切割机接收到切割指令后，切割机加紧装置加紧板坯，与板坯同步运动；

同步运动过程中切割枪开始切割；

切割完成后切割机返回初始位置。

7.一种提高板坯连铸机切割精度的切割系统，其特征在于，所述系统包括：

预设存储模块，用于存储预设板坯切割标定坐标；

图像处理模块，用于实时获取板坯坯头下边沿坐标，并将所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标进行比对；

指令发出模块，用于若所述板坯坯头下边沿坐标与所述板坯切割标定坐标相同，向切割机发出指令信号；

指令接收模块，用于接收指令信号，对板坯进行切割处理。

8.根据权利要求7所述的提高板坯连铸机切割精度的切割系统，其特征在于，所述预设存储模块还用于存储以板坯连铸机切割枪为原点，建立的x-y坐标系，以所述x-y坐标系为基础坐标系。

9.根据权利要求7所述的提高板坯连铸机切割精度的切割系统，其特征在于，还包括图像采集模块，

所述图像采集模块用于实时采集视场内的图像数据；

所述图像处理模块根据所述图像数据分别获取映射面的像素，以及辊道像素；

比对映射面上的像素与所述辊道像素的亮度值，确定所述板坯坯头上边沿和下边沿在辊道上的两条映射线；

确定与所述切割机最近的映射线为所述下边沿在辊道上的映射线，获取板坯坯头下边沿坐标。

10.根据权利要求7所述的提高板坯连铸机切割精度的切割系统，其特征在于，

所述指令接收模块接收到指令发出模块发出的指令后，控制切割机加紧装置加紧板坯，与板坯同步运动；

同步运动过程中切割枪开始切割；

切割完成后切割机返回初始位置。