CN108506710B - 一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统 - Google Patents

一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统，加脂孔设置在台车车轮的中心，由摄像头采集台车车轮的侧面运行图；当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图；计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)；计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹；根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。本申请能自动精确地获取加脂轨迹，加脂孔与加脂装置之间不会产生偏移量，因此无需在车轮运行过程中不断修正加脂装置的位置，且无需工人现场操作，提高了加脂效率，减少加脂过程的耗时。

Description

一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统
技术领域
本申请涉及烧结设备技术领域，尤其涉及一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统。
背景技术
烧结机台车是沿台车轨道首尾相连循环运行的，除去检修时间，一般是24小时不间断运行。台车车轮是台车上比较复杂的组成结构，台车运行时，台车车轮将会承受较大的载荷，这就需要台车车轮轴承系统具备良好的润滑能力。为了保证轴承上油脂充足，且不影响烧结机的正常生产运行，需要每隔1-2周在线对车轮进行一次加脂操作。
对于钢铁企业，烧结机可能配备有上百辆台车，台车车轮总数高达数百个，且每辆台车都是持续循环运行，因此在每个车轮上固定加脂装置的方式并不可行。目前，烧结机主要采用人工加脂的方法，由于台车是不断循环运行的，工人需要跟随台车车轮的运行状态，不断移动加脂装置，使加脂装置始终对准台车车轮的加脂孔，加脂过程需要持续一定时间，以确保充分加脂。
然而，在上述过程中，由于工人与台车之间无法做到完全同步，加脂装置与加脂孔之间不可避免存在偏移量，工人需要不断调整操作状态，加之烧结机周围环境较差、温度较高等因素，导致车轮进行加脂操作的效率低，延长了单独车轮加脂过程的持续时间。而实际中，待加脂的车轮数量高达数百个，不仅工人劳动强度大，所需加脂的总时间也将大大增加。
发明内容
本申请提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统，以解决现有人工加脂方法工作效率低、加脂过程耗时长的技术问题。
第一方面，本申请提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法，加脂孔设置在台车车轮的中心，则所述方法包括：
由摄像头采集台车车轮的侧面运行图；
当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图；
计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)；
计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹；
根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
可选地，当所述轮廓图为圆形轮廓图时，所述计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)包括：
计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由圆形轮廓上的像素点组成；
取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1；
继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系；
从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于台车车轮的半径。
可选地，当所述轮廓图为椭圆形轮廓图时，所述计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)包括：
计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由椭圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由椭圆形轮廓上的像素点组成；
取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1；
继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系；
从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于椭圆形轮廓的长半轴长度。
可选地，按照以下步骤计算台车车轮的运行速度V：
获取第n帧图像的台车车轮的轮廓图fn(x,y)′，以及第n+τ帧图像的台车车轮的轮廓图fn+τ(x,y)′，其中帧间差τ大于1；
分别对fn(x,y)′和fn+τ(x,y)′进行垂直方向投影，得到第一投影矩阵P和第二投影矩阵Q；所述第一投影矩阵P包括左端点P1和右端点P2，所述第二投影矩阵Q包括左端点Q1和右端点Q2；
计算P1与Q1的像素点横坐标差值，或者计算P2与Q2的像素点横坐标差值，得到Δt时间内两帧图像之间的像素距离Δs；其中，Δt为第n帧图像与第n+τ帧图像之间的时间间隔；
根据单位像素与实际距离之间的换算关系，计算在Δt时间内台车车轮运行的实际位移Δd；
计算所述台车车轮的运行速度V，V＝Δd/Δt。
可选地，所述获取加脂轨迹的步骤包括：
根据相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系，计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)在机器手坐标系X′O′Y′中对应的初始点坐标(Xt0′，Yt0′)；
如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴正方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′+Vt，Yt0′)；
如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴负方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′-Vt，Yt0′)。
可选地，所述方法还包括：
在加脂过程中，判断加脂装置与台车车轮的接触压力是否属于安全压力范围，以及，判断加脂装置与台车车轮之间的距离是否属于安全距离范围；
如果加脂装置与台车车轮的接触压力属于安全压力范围，并且加脂装置与台车车轮之间的距离属于安全距离范围，则根据加脂轨迹，由机器手控制加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束；
如果加脂装置与台车车轮的接触压力不属于安全压力范围，和/或，加脂装置与台车车轮之间的距离不属于安全距离范围，则停止加脂。
可选地，所述相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系如下式所示：
X'＝X·r·cos(theta)-Y·r·sin(theta)+ΔX0
Y'＝X·r·sin(theta)-Y·r·cos(theta)+ΔY0
式中：r为毫米像素比；theta为相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的夹角；(ΔX0，ΔY0)为相机坐标系原点O与机器手坐标系原点O′的平移量。
第二方面，本申请还提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统，用于实现上述烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法，包括：台车轨道以及沿所述台车轨道运行的台车车轮，所述台车车轮上设置有加脂孔，所述加脂孔设置于台车车轮的中心，所述控制系统还包括：摄像头和机器人加脂系统；所述摄像头设置于台车轨道的一侧，用于采集所述台车车轮的侧面运行图；所述机器人加脂系统包括：机器手、加脂装置、润滑油泵和控制单元，所述加脂装置设置于所述机器手的末端，所述加脂装置与所述润滑油泵通过油管连接，所述控制单元被配置为执行下述程序步骤：
当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图；
计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)；
计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹；
根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
可选地，所述机器手的末端与所述加脂装置之间设置有压力传感器，用于检测加脂装置与台车车轮的接触压力；所述机器手的末端还设置有激光测距仪，用于检测所述加脂装置与所述台车车轮之间的距离。
可选地，所述台车轨道上设置有接近开关，所述摄像头固定于安装支架上，所述安装支架上还设置有光源。
本申请所述技术方案的原理为：将加脂孔设置在各台车车轮的中心，在台车车轮沿轨道运行进入摄像头视场后，当摄像头显示完整的车轮图像时，则表明台车车轮已进入加脂区域，此时从摄像头获取的台车车轮侧面运行图中，提取出台车车轮的轮廓图。当台车车轮运行至正对摄像头的位置时，轮廓图为圆形；当台车车轮位于斜对摄像头的位置时，轮廓图为椭圆形。根据所获取的轮廓图，可计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，并根据一定时间间隔内，视频帧中图像的变化情况，即可计算出台车车轮的运行速度V，进而可获取加脂轨迹，即获知加脂装置在不同时刻对准加脂孔的位置。然后通过加脂轨迹控制机器手，使加脂装置沿与台车车轮同向同速运行，加脂装置与加脂孔之间无相对运动，从而实现自动精确加脂，直至加脂完毕，停止加脂装置。
本申请具备如下有益效果：只需通过摄像头获取台车车轮侧面运行图，即可直接计算出加脂孔圆心坐标和台车车轮的运行速度，计算结果更加精确可靠，而由此设定的加脂轨迹，使得机器手能自动控制加脂装置精确定位加脂孔的位置，加脂孔与加脂装置之间不会产生偏移量，因此无需在车轮运行过程中不断修正加脂装置的位置，且无需工人现场操作，有效提高了加脂过程的工作效率，减少每个台车车轮的加脂耗时，尤其对于配备有上百辆台车，台车车轮总数高达数百个的烧结机而言，本申请可以大大降低工人劳动强度，提高整体加脂操作的效率，减少所有台车车轮加脂的总时长，实现加脂过程的自动化控制和管理，进而保证烧结机的正常稳定运行。
附图说明
图1为本申请实施例一示出的一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法的流程图；
图2为本申请实施例一示出的台车车轮运行状态图；
图3为本申请实施例一示出的台车车轮的圆形轮廓图；
图4为本申请实施例一示出的台车车轮的椭圆形轮廓图；
图5为本申请实施例一示出的一种加脂孔圆心坐标计算方法流程图；
图6为本申请实施例一示出的外接矩形构建示意图；
图7为本申请实施例一示出的另一种加脂孔圆心坐标计算方法流程图；
图8为本申请实施例一示出的一种台车车轮运行速度的计算方法流程图；
图9为本申请实施例一示出的通过两帧图像的投影矩阵计算像素距离Δs的示意图；
图10为本申请实施例一示出的另一种台车车轮运行速度的计算方法流程图；
图11为本申请实施例一示出的处理后的帧差图像示意图；
图12为本申请实施例一示出的计算加脂轨迹的方法流程图；
图13为本申请实施例二示出的一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法的流程图；
图14为本申请实施例三示出的一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统结构示意图；
图15为本申请实施例三示出的烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统的侧视图；
图16为本申请实施例三示出的接近开关的安装示意图；
图17为本申请实施例四示出的一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统结构示意图；
图18为本申请实施例四示出的加脂安全检测组件的安装示意图。
图中：1-摄像头，101-安装支架，102-光源；2-台车轨道，201-接近开关；3-台车车轮，301-加脂孔；4-机器人加脂系统，401-机器手，402-加脂装置，403-润滑油泵，404-控制单元，405-油管；5-激光测距仪；6-压力传感器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
当对烧结机台车车轮进行加脂操作时，需要将加脂装置对准加脂孔，并使加脂装置垂直于台车车轮侧平面，以使润滑油泵输送的油脂通过加脂装置流入加脂孔内，保证台车车轮被充分填充油脂。鉴于目前人工加脂存在的技术问题，本申请采用机器人加脂系统替代人工操作，因此，如何在台车车轮运行过程中，自动精确地定位加脂孔的位置，从而控制加脂装置的加脂轨迹是本申请技术方案的关键所在。
由于台车车轮的截面为圆形结构，为了便于定位加脂孔的位置，本申请将加脂孔设置在台车车轮的中心，因此，只要捕捉台车车轮圆心的位置，就能获取台车运行过程中，加脂孔的运动轨迹，然后匹配获取加脂装置的运动轨迹，使加脂装置按此轨迹跟随加脂孔即可。下面将通过以下各实施例，说明本申请的具体实施方式。
本申请实施例一提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤S101，由摄像头采集台车车轮的侧面运行图。
可在台车轨道的一侧安装摄像头，摄像头具有视场，其代表着摄像头能够观测到的最大视角范围，视场越大，则观测范围越大，因此可根据实际应用的要求，选用不同型号的摄像头，使其视场能覆盖到整个台车车轮，且摄像头在安装时，应保证视场垂直于台车车轮的表面。摄像头通过拍摄台车车轮的侧面，可以获取台车车轮的截面轮廓，从而有利于定位加脂孔的位置。
步骤S102，当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图。
由于摄像头拍摄角度的问题，当台车车轮当前位置正对摄像头，即台车车轮圆心对准摄像头视场中心时，提取出的轮廓图呈现圆形；当台车车轮位于斜对摄像头的位置，即台车车轮圆心与摄像头视场中心存在偏移时，提取出的轮廓图呈现椭圆形。
本实施例中，摄像头设置于机器手的工作区间内，则在根据摄像头拍摄的视频/图像获取加脂轨迹后，控制系统可以立即响应，并控制机器手在其工作区间内移动，使加脂装置快速准确地定位加脂孔。如图2所示，假设台车车轮向左运行，则分为以下几种情况：第一种，如图2中状态a和e所示，台车车轮完全不在摄像头的视场内，此时摄像头拍摄不到台车车轮的图像；第二种，如图中状态b和d所示所示，台车车轮一部分位于摄像头的视场内，另一部分位于摄像头的视场外，此时摄像头仅能显示部分台车车轮，而无法显示完整的车轮图像；第三种，如图中状态c所示所示，台车车轮全部位于摄像头的视场内，此时摄像头可以拍摄出完整的台车车轮。
第三种情况中，摄像头可以拍摄完整的台车车轮图像，有利于后续计算加脂孔的圆心坐标(Xt0，Yt0)，提高计算的准确性和可靠性，从而获得准确的加脂轨迹。因此，只要摄像头显示完整的台车车轮，则台车车轮就位于加脂区域内，即从摄像头首次显示完整车轮开始，到最后一次显示完整车轮结束，台车车轮运行的区域即为所述加脂区域。台车车轮的加脂过程应在加脂区域内完成，当加脂结束后，台车车轮在运行退出加脂区域。
当台车车轮进入加脂区域后，首先可对台车车轮的侧面运行图进行预处理，比如对图像进行滤波预处理，滤除图像中的噪声和干扰，从而提高计算的准确性。或者，进行图像增强预处理，将原来不清晰的图像变得清晰或强调台车车轮的特征，抑制台车车轮以外的特征，从而达到改善图像质量、加强图像判读和识别效果。
然后，在提取台车车轮的轮廓图之前，可以从台车车轮的侧面运行图中提取出包含车轮的特征区域，避免其他区域特征对加脂孔的定位造成干扰。比如，在摄像头拍摄的图像中，可能不仅仅包括台车车轮，还带着一部分的台车轨道和台车车体，因此，可以通过直接提取台车车轮的指定区域，或者通过模式识别的方法来对台车车轮的区域进行提取，进而突出台车车轮的特征，减少其他区域特征的占比。在图像模式识别技术中，由于图像中台车车轮呈现圆形或椭圆形，通过基于形状特征的识别技术来提取台车车轮的特征区域，或者结合台车车轮的色彩特征和纹理特征，实现台车车轮特征区域的提取。
最后，需要对包含台车车轮的特征图像进行后续处理，从而提取出台车车轮的轮廓图。具体地，首先进行边缘检测，这步操作一般采用已有的成熟算法来跟踪图像中台车车轮的边缘，如canny算子、sobel算子等，边缘检测算子可根据实际应用进行选取，本实施例对此不做限定。图像边缘检测后，进行二值化处理，将台车车轮边缘轮廓的灰度值设置为255，即图中台车车轮的边缘轮廓显示为白色，将图像中除边缘轮廓外的区域灰度值设为0，从而显示为黑色，得到台车车轮的二值化边缘轮廓图。如图3(a)和图4(a)所示，在摄像头采集的图像会包括台车车轮上的一些螺母等结构的纹理，而在进行加脂轨迹计算中，需要使用的仅仅是台车车轮的轮廓，为避免其他纹理特征对计算结果的影响，可采用对图像进行填洞或腐蚀等方法剔除干扰纹理特征，从而提取出如图3(b)所示的圆形轮廓图以及图4(b)所示的椭圆形轮廓图。
需要说明的是，本实施例中，所涉及的图像处理方式包括图像预处理、特征区域提取和提取轮廓图等，这些均属于现有技术范畴，可参见相关图像处理技术，本文不再赘述。本申请旨在通过上述图像处理，对所获取的台车车轮轮廓图进行圆心坐标计算，有利于提高计算的准确性，减小误差，从而获取准确的加脂轨迹。
步骤S103，计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)。
为便于计算和定位加脂孔的位置，本实施例中构建了相机坐标系XOY，比如，以加脂区域内台车轨道上某一点为原点O，以台车轨道为X轴，X轴正向为台车车轮的运行方向，以垂直台车轨道的方向作为Y轴，Y轴正向为竖直向上。应当理解的是，相机坐标系XOY的构建方式不限于本实施例所述。t0时刻可选择台车车轮进入加脂区域的初始时刻，或者根据实际需要选择台车车轮位于加脂区域内的某时刻。
由于轮廓图包括圆形和椭圆形两类，因此对于不同形状的轮廓图，计算加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)的方法不同。在第一种可能的实现方案中，当轮廓图为圆形轮廓图时，对于步骤S103，如图5所示，所述计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)包括下述步骤201-步骤205：
步骤S201，计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由圆形轮廓上的像素点组成。
参见图6，台车车轮的轮廓为圆形，整个轮廓图像包括圆内区域、圆形轮廓线和圆外区域，圆形轮廓线的圆心即为加脂孔圆心。本实施例中，为降低计算量，选择构建圆形轮廓外接矩形的方式，来提高加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)的运算效率。具体地，如图6所示，对圆形轮廓进行水平投影，则圆形轮廓的像素点纵坐标变化区间为[B1,B2]，对圆形轮廓进行垂直投影，则圆形轮廓的像素点横坐标变化区间为[A1,A2]，则像素点(A1,B1)、(A1,B2)、(A2,B1)和(A2,B2)构成了外接矩形的四个端点，进而形成圆形轮廓的外接矩形，点集A即由外接矩阵边缘及其内部区域的像素点组成，点集B由圆形轮廓上的像素点组成。计算点集A内某一像素点a1到点集B内各点的距离，即获取a1到各轮廓点的距离，分别得到d11、d12、…d1j、…，则距离集合D1＝{d11，d12，…d1j，…}，其中j用来表征点集B中各点的变化。其中，点集A和点集B中所包含的像素点个数与摄像头的分辨率有关。
步骤S202，取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1。
根据步骤S201可获取a1到各轮廓点的距离，因此若要获取点a1到轮廓点的最大距离值dmax1，只需求取距离集合D1中所包含的元素中的最大值，即dmax1＝MAX{d11，d12，…d1j，…}。
步骤S203，继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系。
按照步骤S201和步骤S202所述的方法，求取点集A中其他点对应的距离集合，分别为D2、D3…Di、…，其中，i用来表征点集A中各点的变化，然后分别求取各距离集合的最大值，分别为dmax2、dmax3、…、dmaxi、…，得到距离集合M＝{dmax1，dmax2，…dmaxi，…}。距离集合M与点集A中各元素之间存在一一对应的关系，dmax1与点a1对应，以此类推，dmaxi与点ai对应，通过构建这种映射关系，根据距离集合M中某一元素，即可快速定位其对应的特征像素点。由于圆矩形既是轴对称又是中心对称结构，为简化计算，可仅对点集A中四分之一圆矩形区域内的像素点进行上述计算，获取距离集合M。
步骤S204，从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于台车车轮的半径。
距离集合M中的各元素，其值均大于或等于圆形轮廓的半径，因此从距离集合M中筛选出最小值dmin，则dmin等于圆形轮廓的半径，点集A中只有加脂孔圆心到轮廓点的最大距离值等于该dmin，因此只需求取距离集合M中的最小值，dmin＝MIN{dmax1，dmax2，…dmaxi，…}，则可通过距离集合M与点集A的映射关系，获取dmin对应的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，从而计算出加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)的唯一解。
在第二种可能的实现方式中，如图7所示，当所述轮廓图为椭圆形轮廓图时，对于步骤S103，所述计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)包括：
步骤S301，计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由椭圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由椭圆形轮廓上的像素点组成。
步骤S302，取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1。
步骤S303，继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系。
步骤S304，从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于椭圆形轮廓的长半轴长度。
当轮廓图呈椭圆形时，其构建外接矩形的方式和计算加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)的方法可参考上述圆形轮廓所述，这里不再赘述。
距离集合M中的各元素，其值均大于或等于椭圆形轮廓的长半轴长度，因此从距离集合M中筛选出最小值dmin，则dmin等于圆形轮廓的长半轴长度，点集A中只有加脂孔圆心到轮廓点的最大距离值等于该dmin，因此只需求取距离集合M中的最小值，dmin＝MIN{dmax1，dmax2，…dmaxi，…}，则可通过距离集合M与点集A的映射关系，获取dmin对应的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，从而计算出加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)的唯一解。
由于台车车轮3不会脱离轨道运行，在本实施例所示的相机坐标系XOY中，当以台车轨道作为X轴时，理论上加脂孔圆心的纵坐标Yt0应恒为R。但实际应用过程中，由于台车车轮和轨道存在磨损，或者台车轨道水平度不够等因素，Yt0与其理论值之间会存在一定的偏差，而通过步骤S103的上述两种可能的实现方式，可以根据实时拍摄到的台车车轮图像进行实际坐标值计算，使获取到的加脂孔圆心纵坐标Yt0更加准确，从而提高加脂轨迹的准确性。
步骤S104，计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹。
烧结机台车的运行速度比较缓慢，一般在1.5m/min-4.5m/min，烧结机进行机速调整时，每次调整幅度小于0.2m/min，调整不宜频繁，两次调整时间间隔应大于1小时。由于烧结机运行速度变化不频繁，因此，可以直接测量台车的运行速度V来控制机器手，机器手控制加脂装置对准加脂孔后，并控制加脂装置与台车同向同速运动，同时加脂装置垂直于台车车轮的侧平面，从而根据加脂孔的运动轨迹确定加脂装置的运动轨迹。
目前，一般通过测速发电机测量星轮转速，测速发电机容易受到振动、接触不良等因素影响，致使测量误差较大，可能导致机器手移动速度与台车运行速度不匹配的情况。或者，为每辆台车都配置一个专用的速度检测仪器，去检测每辆台车的运行速度，然而烧结机配备的台车数量众多，这一点在实际应用中也是不现实的。因此，在本实施例中，基于车轮运行过程中，图像帧的变化情况，获取一定时间间隔内台车车轮的位移。具体地，如图8所示，按照以下步骤计算台车车轮的运行速度V：
步骤S401，获取第n帧图像的台车车轮的轮廓图fn(x,y)′，以及第n+τ帧图像的台车车轮的轮廓图fn+τ(x,y)′，其中帧间差τ大于1。
首先，需要在摄像头拍摄的台车车轮运行视频中，获取第n帧图像和第n+τ帧图像，由于台车运行速度相对较慢，因此可以不选用相邻帧的图像进行帧差计算，即τ大于1，保证第n帧图像fn(x,y)和第n+τ帧图像fn+τ(x,y)具有较为明显的变化和对比，便于步骤S502后续步骤的计算，帧间差τ的取值根据实际应用需要来设定。然后对第n帧图像和第n+τ帧图像进行相应的图像处理，可参照前述步骤S102的相关论述，得到第n帧图像的台车车轮的轮廓图fn(x,y)′，以及第n+τ帧图像的台车车轮的轮廓图fn+τ(x,y)′。
步骤S402，分别对fn(x,y)′和fn+τ(x,y)′进行垂直方向投影，得到第一投影矩阵P和第二投影矩阵Q；所述第一投影矩阵P包括左端点P1和右端点P2，所述第二投影矩阵Q包括左端点Q1和右端点Q2。
如图9所示，以fn(x,y)′为例，对fn(x,y)′进行垂直方向投影，可以得到第一投影矩阵P，这是一个一维投影矩阵，表征fn(x,y)′中椭圆形轮廓的各像素点横坐标变化，该第一投影矩阵P具有两个端点P1和P2，P1对应椭圆形轮廓的最左边缘点，P2对应椭圆形轮廓的最右边缘点，fn+τ(x,y)′的原理等同于fn(x,y)′。
步骤S403，计算P1与Q1的像素点横坐标差值，或者计算P2与Q2的像素点横坐标差值，得到Δt时间内两帧图像之间的像素距离Δs；其中，Δt为第n帧图像与第n+τ帧图像之间的时间间隔。
参照图9，通过计算P1与Q1的像素点横坐标差值，或者计算P2与Q2的像素点横坐标差值，就可以获知Δt时间内两帧图像之间产生的像素距离Δs。
步骤S404，根据单位像素与实际距离之间的换算关系，计算在Δt时间内台车车轮运行的实际位移Δd。
在图9中，获取fn(x,y)′和fn+τ(x,y)′后，可以通过通过水平投影，去掉台车车轮之上和之下的区域，使在图像中车轮轮廓的上顶点M和下顶点N之间的距离等于图像的像素宽度PW，而台车车轮的上顶点M和下顶点N之间的实际距离等于车轮直径Di，则有Δs：PW＝Δd：Di，从而求出Δd＝Δs×Di/PW。本实施例示出的是通过图像的像素宽度PW与台车车轮直径Di，获取单位像素与实际距离之间的换算关系，在实际应用中不限于其他方式。
步骤S405，计算所述台车车轮的运行速度V，V＝Δd/Δt。
通过获取Δt时间内两帧图像之间产生的像素距离Δs，进而计算出现实应用场景中台车车轮的实际位移Δd，台车车轮产生位移Δd经过的时间是Δt，则可根据步骤S504中的公式计算出台车车轮的运行速度V。基于V＝Δd/Δt，Δt通过时间差即可获取，关键在于如何获取台车车轮在Δt时间段内的位移Δd，本申请中，还可通过步骤S103所述的方法获取其他时刻加脂孔圆心坐标(Xti，Yti)，其中Yti是不变化的，根据单位时间内，加脂孔圆心横坐标Xti的变化量，确定台车车轮的运行速度V，则有如下公式：
上式中，Xti为ti时刻的加脂孔圆心横坐标，Xti-1为ti-1时刻的加脂孔圆心横坐标。本实施例中，无需配备相应的速度检测仪器，只需在台车车轮进入加脂区域后，由摄像头拍摄台车车轮的运行图，即可直接计算出t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)和台车车轮的运行速度V，计算准确性高，尤其对于配备有上百辆台车，台车车轮总数高达数百个的烧结机而言，本申请可以大大降低工人劳动强度，提高整体加脂操作的效率，减少所有台车车轮加脂的总时长。
在另一种可能的实现方式中，如图10所示，还可按照以下步骤计算台车车轮的运行速度V：
步骤S501，获取第n帧图像fn(x,y)与第n+τ帧图像fn+τ(x,y)的帧差图像D(x,y)，D(x,y)＝|fn+τ(x,y)-fn(x,y)|，并对所述帧差图像D(x,y)进行特征提取。
由于台车运行速度相对较慢，因此可以不选用相邻帧的图像进行帧差计算，即τ大于1，保证第n帧图像fn(x,y)和第n+τ帧图像fn+τ(x,y)在D(x,y)中具有较为明显的变化和对比，便于步骤S502的计算，帧差τ的取值根据实际应用需要来设定。然后对帧差图像D(x,y)进行特征提取处理，包括图像增强、去噪、边缘检测、二值化处理等，从而提取出包括fn(x,y)和fn+τ(x,y)中台车车轮的目标特征区域。或者，还可根据前述方法，分别先获取fn(x,y)和fn+τ(x,y)的台车车轮的轮廓图，然后对两幅轮廓图进行帧差计算。步骤S501所述的方式是先进行帧差计算，然后对帧差后的图像进行特征提取，因此只需要进行一次图像处理即可；如果先进行图像处理，后进行帧差操作，则需要对两帧图像进行图像处理，这将导致计算量增加，从而降低计算速度。
步骤S502，对比所述帧差图像D(x,y)中目标特征点的位置变化，获取所述目标特征点在Δt时间内经过的像素个数Δs；其中，Δt为fn(x,y)与fn+τ(x,y)之间的时间间隔。
如图11所示，设第n帧图像fn(x,y)对应的时刻为tn，第n+τ帧图像fn+τ(x,y)对应的时刻为tn+τ。在帧差图像D(x,y)中，主要包括两个特征部分，分别为第n帧图像fn(x,y)中台车车轮的轮廓区域C1，以及第n+τ帧图像fn+τ(x,y)中台车车轮的轮廓区域C2，由于台车车轮仅仅沿轨道移动，只会产生水平方向的位移，而不会产生竖直方向上的位移，因此在帧差图像D(x,y)中，C1与C2仅是在图像水平方向上产生偏移。比如将台车车轮的上顶点M作为目标特征点，则M1为tn时刻目标特征点在帧差图像D(x,y)中的位置，M2为tn+τ时刻目标特征点在帧差图像D(x,y)中的位置，即在tn到tn+τ的时间段内，目标特征点由M1的位置逐渐平移至M2的位置，M1与M2之间存在像素距离，这个像素距离即为所述目标特征点在Δt时间内经过的像素个数Δs。其中，Δt＝tn+τ-tn＝T×τ，其中T为相邻两帧之间的单位时间间隔，Δt可直接通过视频信号的固定帧时间得到。
步骤S503，根据单位像素与实际距离之间的换算关系，计算Δt时间内台车车轮的位移Δd。
参照图11，对帧差图像D(x,y)进行特征提取时，去掉台车车轮之上和之下的区域，使在图像中车轮轮廓的上顶点M和下顶点N之间的距离等于图像的像素宽度PW，而台车车轮的上顶点M和下顶点N之间的实际距离等于车轮直径Di，则有Δs：PW＝Δd：Di，从而求出Δd＝Δs×Di/PW。本实施例示出的是通过图像的像素宽度PW与台车车轮直径Di，获取单位像素与实际距离之间的换算关系，在实际应用中不限于其他方式。
步骤S504，计算所述台车车轮的运行速度V，V＝Δd/Δt。
在步骤S105中，根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
在获取t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)和台车车轮的运行速度V后，即可生成机器手的加脂轨迹，具体地，如图12所示，步骤S105还可包括如下细化步骤：
步骤S601，根据相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系，计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)在机器手坐标系X′O′Y′中对应的初始点坐标(Xt0′，Yt0′)。
为便于定位加脂轨迹，使机器手带动加脂装置沿既定轨迹移动，进而持续对准加脂孔，这里需要构建一个机器手坐标系X′O′Y′。具体地，相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系如下式所示：
X'＝X·r·cos(theta)-Y·r·sin(theta)+ΔX0
Y'＝X·r·sin(theta)-Y·r·cos(theta)+ΔY0
式中：r为毫米像素比；theta为相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的夹角；(ΔX0，ΔY0)为相机坐标系原点O与机器手坐标系原点O′的平移量。则t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)在机器手坐标系X′O′Y′中对应的初始点坐标(Xt0′，Yt0′)为：
Xt0'＝Xt0·r·cos(theta)-Yt0·r·sin(theta)+ΔX0
Yt0'＝Xt0·r·sin(theta)-Yt0·r·cos(theta)+ΔY0
步骤S602，如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴正方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′+Vt，Yt0′)。
步骤S603，如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴负方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′-Vt，Yt0′)。
加脂轨迹实际上是加脂装置坐标的变化轨迹，由于加脂孔圆心纵坐标Yti不发生变化，因此在加脂轨迹中，加脂装置的纵坐标Yt0′也不发生变化，仅是加脂装置的横坐标发生变化。由于机器手需要带动加脂装置与台车车轮同向同速运动，使加脂装置与加脂孔保持相对静止，才能保证加脂装置始终对准加脂孔，因此，如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴正方向运行时，机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′+Vt，Yt0′)；如果待加脂台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴负方向运行，机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′-Vt，Yt0′)，即在初始点坐标(Xt0′，Yt0′)位置确定后，加脂轨迹与台车车轮的运行速度V有关，根据加脂轨迹可以获知加脂装置在不同时刻t的坐标变化。当前台车车轮加脂完毕后，停止加脂装置，使机器手返回初始位置待工，一个加脂周期结束，等待下一台车车轮的到来。
本实施例中，只需通过摄像头获取台车车轮侧面运行图，即可直接计算出加脂孔圆心坐标和台车车轮的运行速度，计算结果更加精确可靠，而由此设定的加脂轨迹，使得机器手能自动控制加脂装置精确定位加脂孔的位置，加脂孔与加脂装置之间不会产生偏移量，因此无需在车轮运行过程中不断修正加脂装置的位置，且无需工人现场操作，有效提高了加脂过程的工作效率，减少每个台车车轮的加脂耗时，尤其对于配备有上百辆台车，台车车轮总数高达数百个的烧结机而言，本申请可以大大降低工人劳动强度，提高整体加脂操作的效率，减少所有台车车轮加脂的总时长，实现加脂过程的自动化控制和管理，进而保证烧结机的正常稳定运行。
在台车车轮进行加脂时，加脂装置与加脂孔连接后，通过润滑油泵往轮轴承内注入油脂，在加注油脂的过程中，需要保证加脂装置与加脂孔持续连接。通常，加脂孔的通道外侧有一个密封钢珠，在其未受到外界压力时，内部弹簧将钢珠向外推进，堵住加脂孔，实现密封的作用，保证日常运行时粉尘等异物不会从加脂孔进入到轴承内部。在本文前述方法中，如果t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)和/或台车车轮的运行速度V计算产生误差，都会使加脂轨迹出现错误，导致加脂装置与加脂孔之间存在错位(没对准)；或者加脂装置未能将润滑通道外侧的密封钢珠压进去，那么油脂将会被喷涂在车轮表面，造成车轮污染和润滑油脂的浪费，因此，在加脂过程中，有必要对加脂操作的安全性进行检测。
对此，本申请实施例二提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法，在实施例一所述方法的基础上，如图13所示，所述方法还包括：
步骤S106，在加脂过程中，判断加脂装置与台车车轮的接触压力是否属于安全压力范围，以及，判断加脂装置与台车车轮之间的距离是否属于安全距离范围。
加脂装置对准加脂孔后的操作状态分为以下几种：第一，加脂装置仅仅是对准加脂孔，而未进入加脂孔内的通道中，即未能将润滑通道外侧的密封钢珠压进去，此时，加脂装置与台车车轮之间的距离为L1，加脂装置与台车车轮的接触压力为0；第二，加脂装置逐渐靠近加脂孔，与加脂孔通道内的密封钢珠接触，这种状态下，加脂装置与台车车轮之间的距离为L2，加脂装置与台车车轮的接触压力为F2；当加脂装置逐渐深入加脂孔内的通道，压动密封钢珠，记录此时加脂装置与台车车轮之间的距离为L3，加脂装置与台车车轮的接触压力为F3。根据实践操作，第三种状态下，加脂装置与加脂孔之间可以实现有效连接和安全操作，避免润滑油脂外泄。因此，基于第三状态，分别设定安全压力范围和安全距离范围，并根据压力测量值和距离测量值，判定是否满足安全加脂条件。
步骤S107，如果加脂装置与台车车轮的接触压力属于安全压力范围，并且加脂装置与台车车轮之间的距离属于安全距离范围，则根据加脂轨迹，由机器手控制加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
在步骤S107所述的条件下，当加脂装置与台车车轮的接触压力属于安全压力范围，同时加脂装置与台车车轮之间的距离属于安全距离范围，说明已经达到上述第三种状态，加脂装置已经对准加脂孔，两者之间实现有效连接，而没有分离或是错位的情况，此时，保持加脂轨迹的运行操作，使加脂装置持续对准加脂孔，两者之间保持相对静止，由加脂装置将润滑油脂输入加脂孔内，直至加脂结束。
步骤S108，如果加脂装置与台车车轮的接触压力不属于安全压力范围，和/或，加脂装置与台车车轮之间的距离不属于安全距离范围，则停止加脂。
在步骤S108中，如果两个判定条件至少有一个不满足，则可能是加脂孔定位错误，或是加脂孔内的密封钢珠表面存在异物等因素导致，此时，不符合安全加脂条件，需要关闭加脂装置，停止加脂操作，从而避免油脂外溢。
本申请实施例三提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统，用于实现实施例一所述的方法，如图14所示，所述控制系统包括：台车轨道2以及沿台车轨道2运行的台车车轮3，台车车轮3上设置有加脂孔301，加脂孔301设置于台车车轮3的中心，所述控制系统还包括：摄像头1和机器人加脂系统4；摄像头1设置于台车轨道2的一侧，用于采集台车车轮3的侧面运行图；机器人加脂系统4包括：机器手401、加脂装置402、润滑油泵403和控制单元404，加脂装置402设置于机器手401的末端，加脂装置402与润滑油泵403通过油管405连接，控制单元404被配置为执行下述程序步骤：
当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图；
计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)；
计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹；
根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
机器人加脂系统4中，只有机器手401和加脂装置402跟随台车车轮3短距离移动，其他部分结构位置是固定的。润滑油泵403用于将油脂输送至加脂装置402，加脂装置402喷出的油脂经加脂孔301进入台车车轮3的内部，对车轮的轴承系统进行润滑，从而保证烧结机的正常稳定运行。机器人加脂系统4还包括储存润滑油脂的容器，即为所输送的油脂来源。加脂装置402可采用加脂枪或其他类型加脂机，本申请对此不做限制。
本实施例中，可在加脂装置402上设置流量阀或流量传感器，用于检测加脂装置402喷出的油脂的流量。当加脂装置402排出油脂的流量值达到阈值时，即认为台车车轮3被充分填充油脂，加脂过程达到终点，则使加脂装置402停止工作，机器手401回到初始位置，等待下一个台车车轮到来。
又或者，在机器人加脂系统4中增设计时器，从加脂装置402启动加脂开始计时，当计时器所计时间达到阈值时，即认为台车车轮3被充分填充油脂，加脂过程达到终点，则使加脂装置402停止工作，机器手401回到初始位置，等待下一个台车车轮的到来。
当台车车轮3未进入摄像头1的视场内时，摄像头1无法显示任何台车车轮3的图像，则后续计算和生成加脂轨迹的工作无法进行，此时摄像头1在消耗能源来维持无效的工作状态，出于降低能源消耗的考虑，可选地，参照图14和图15，台车轨道2上设置有接近开关201，摄像头1固定于安装支架101上，安装支架101上还设置有光源102。
在检测台车车轮3是否到达加脂区域时，还可以采用设置接近开关201的方式。比如，当台车车轮3向左运行，触发接近开关201时，则表明台车车轮3进入加脂区域，以及机器手401的工作区间，则启动摄像头1开始采集台车车轮3的侧面运行图像。接近开关201可设置在台车轨道2的侧壁，避免影响台车车轮3的运行。
可根据实际应用情况设定接近开关201在台车轨道2上的安装位置和安装数量。在本实施例中，下面将示出在台车轨道2上安装两个接近开关201的实施方式。参照图16，定位摄像头1视场的边界(最大视角处)与台车轨道2的交汇点，获取安装点R和S，则分别在R和S点设置接近开关201。在烧结机在生产过程中，台车只会沿轨道向一个方向持续运行，这个方向可能是向轨道左端，或者向轨道右端运行。以台车车轮3向左运行为例，当S点接近开关201被触发时，说明台车车轮3接近摄像头1的视场，则开启摄像头1，捕捉台车车轮3的运行图像，当摄像头1可以完整显示台车车轮3时，说明已彻底进入加脂区域，此时生成加脂轨迹，由机器手401带动加脂装置402对准加脂孔301，当加脂完毕后，台车车轮3逐渐运行走出加脂区域，当R点的接近开关201无法感应台车车轮3时，则关闭摄像头1，从而降低能源的消耗。
安装支架101用于固定摄像头1，使得摄像头1的安装位置和安装角度不发生改变。设置光源102是为了保证摄像头1所获取图像的质量，避免光线过暗或光照不均衡导致加脂孔301圆心位置识别误差过大。
当所述轮廓图为圆形轮廓图时，控制单元404被进一步配置为执行下述程序步骤：
计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由圆形轮廓上的像素点组成；
取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1；
继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系；
从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于台车车轮的半径。
当所述轮廓图为椭圆形轮廓图时，控制单元404被进一步配置为执行下述程序步骤：
计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由椭圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由椭圆形轮廓上的像素点组成；
取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1；
继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系；
从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于椭圆形轮廓的长半轴长度。
可选地，控制单元404被进一步配置为执行下述程序步骤：
获取第n帧图像的台车车轮的轮廓图fn(x,y)′，以及第n+τ帧图像的台车车轮的轮廓图fn+τ(x,y)′，其中帧间差τ大于1；
分别对fn(x,y)′和fn+τ(x,y)′进行垂直方向投影，得到第一投影矩阵P和第二投影矩阵Q；所述第一投影矩阵P包括左端点P1和右端点P2，所述第二投影矩阵Q包括左端点Q1和右端点Q2；
计算P1与Q1的像素点横坐标差值，或者计算P2与Q2的像素点横坐标差值，得到Δt时间内两帧图像之间的像素距离Δs；其中，Δt为第n帧图像与第n+τ帧图像之间的时间间隔；
根据单位像素与实际距离之间的换算关系，计算在Δt时间内台车车轮运行的实际位移Δd；
计算所述台车车轮的运行速度V，V＝Δd/Δt。
可选地，控制单元404被进一步配置为执行下述程序步骤：
根据相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系，计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)在机器手坐标系X′O′Y′中对应的初始点坐标(Xt0′，Yt0′)；
如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴正方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′+Vt，Yt0′)；
如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴负方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′-Vt，Yt0′)。
其中，相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系如下式所示：
X'＝X·r·cos(theta)-Y·r·sin(theta)+ΔX0
Y'＝X·r·sin(theta)-Y·r·cos(theta)+ΔY0
式中：r为毫米像素比；theta为相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的夹角；(ΔX0，ΔY0)为相机坐标系原点O与机器手坐标系原点O′的平移量。
本申请实施例四提供一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统，用于实现实施例二所述的方法，如图17和图18所示，在实施例三的基础上，机器手401的末端与加脂装置402之间设置有压力传感器6，用于检测加脂装置402与台车车轮3的接触压力；机器手401的末端还设置有激光测距仪5，用于检测加脂装置402与台车车轮3之间的距离。压力传感器6和激光测距仪5构成加脂安全检测组件。则控制单元404被进一步配置为执行下述程序步骤：
在加脂过程中，判断加脂装置与台车车轮的接触压力是否属于安全压力范围，以及，判断加脂装置与台车车轮之间的距离是否属于安全距离范围；
如果加脂装置与台车车轮的接触压力属于安全压力范围，并且加脂装置与台车车轮之间的距离属于安全距离范围，则根据加脂轨迹，由机器手控制加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束；
如果加脂装置与台车车轮的接触压力不属于安全压力范围，和/或，加脂装置与台车车轮之间的距离不属于安全距离范围，则停止加脂。
相较于实施例三，本实施例通过检测加脂装置402与台车车轮3之间的接触压力和距离，来判定两者之间是否存在错位和其他影响安全加脂的因素，如果满足安全加脂条件，则保持加脂装置402与加脂孔301的对准连接状态，完成加脂操作，如果不满足安全加脂条件，则停止加脂，避免油脂被喷涂在台车车轮3的表面，造成车轮污染和润滑油脂的浪费。
由以上技术方案可知，本申请提供的一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统，只需通过摄像头获取台车车轮侧面运行图，即可直接计算出加脂孔圆心坐标和台车车轮的运行速度，计算结果更加精确可靠，而由此设定的加脂轨迹，使得机器手能自动控制加脂装置精确定位加脂孔的位置，加脂孔与加脂装置之间不会产生偏移量，因此无需在车轮运行过程中不断修正加脂装置的位置，且无需工人现场操作，有效提高了加脂过程的工作效率，减少每个台车车轮的加脂耗时，尤其对于配备有上百辆台车，台车车轮总数高达数百个的烧结机而言，本申请可以大大降低工人劳动强度，提高整体加脂操作的效率，减少所有台车车轮加脂的总时长，实现加脂过程的自动化控制和管理，进而保证烧结机的正常稳定运行。此外，本申请还给出了加脂安全操作的判定方法，避免由于加脂轨迹出现错误或其他异常因素导致的润滑油脂无法注入加脂孔的问题，避免浪费润滑油脂。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加控制系统中所涉及的各个实体设备和装置来实现。具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法及控制系统的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
在本申请的相关描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制方法，其特征在于，包括：
由摄像头采集台车车轮的侧面运行图；
当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图；
计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)；
计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹；
根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述轮廓图为圆形轮廓图时，所述计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)包括：
计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由圆形轮廓上的像素点组成；
取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1；
继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系；
从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于台车车轮的半径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述轮廓图为椭圆形轮廓图时，所述计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)包括：
计算点集A内一点a1到点集B内各点的距离，得到距离集合D1，所述点集A由椭圆形轮廓的外接矩形区域内的像素点组成，所述点集B由椭圆形轮廓上的像素点组成；
取所述距离集合D1中的最大值，作为点a1到轮廓点的最大距离值dmax1；
继续计算所述点集A内其他点ai到轮廓点的最大距离值dmaxi，得到距离集合M，构建所述距离集合M与所述点集A内各像素点之间的一一对应关系；
从所述距离集合M中筛选出最小值dmin，所述点集A中与dmin相对应的像素点坐标即为所述加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)，dmin等于椭圆形轮廓的长半轴长度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下步骤计算台车车轮的运行速度V：
获取第n帧图像的台车车轮的轮廓图fn(x,y)′，以及第n+τ帧图像的台车车轮的轮廓图fn+τ(x,y)′，其中帧间差τ大于1；
分别对fn(x,y)′和fn+τ(x,y)′进行垂直方向投影，得到第一投影矩阵P和第二投影矩阵Q；所述第一投影矩阵P包括左端点P1和右端点P2，所述第二投影矩阵Q包括左端点Q1和右端点Q2；
计算P1与Q1的像素点横坐标差值，或者计算P2与Q2的像素点横坐标差值，得到Δt时间内两帧图像之间的像素距离Δs；其中，Δt为第n帧图像与第n+τ帧图像之间的时间间隔；
根据单位像素与实际距离之间的换算关系，计算在Δt时间内台车车轮运行的实际位移Δd；
计算所述台车车轮的运行速度V，V＝Δd/Δt。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述获取加脂轨迹的步骤包括：
根据相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系，计算t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)在机器手坐标系X′O′Y′中对应的初始点坐标(Xt0′，Yt0′)；
如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴正方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′+Vt，Yt0′)；
如果台车车轮沿相机坐标系XOY的X轴负方向运行，则在所述机器手坐标系X′O′Y′中，所述加脂轨迹为(Xt0′-Vt，Yt0′)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在加脂过程中，判断加脂装置与台车车轮的接触压力是否属于安全压力范围，以及，判断加脂装置与台车车轮之间的距离是否属于安全距离范围；
如果加脂装置与台车车轮的接触压力属于安全压力范围，并且加脂装置与台车车轮之间的距离属于安全距离范围，则根据加脂轨迹，由机器手控制加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束；
如果加脂装置与台车车轮的接触压力不属于安全压力范围，和/或，加脂装置与台车车轮之间的距离不属于安全距离范围，则停止加脂。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的转换关系如下式所示：
X'＝X·r·cos(theta)-Y·r·sin(theta)+ΔX0
Y'＝X·r·sin(theta)-Y·r·cos(theta)+ΔY0
式中：r为毫米像素比；theta为相机坐标系XOY和机器手坐标系X′O′Y′之间的夹角；(ΔX0，ΔY0)为相机坐标系原点O与机器手坐标系原点O′的平移量。
8.一种烧结机台车车轮加脂轨迹控制系统，包括：台车轨道以及沿所述台车轨道运行的台车车轮，所述台车车轮上设置有加脂孔，其特征在于，所述加脂孔设置于台车车轮的中心，所述控制系统还包括：摄像头和机器人加脂系统；所述摄像头设置于台车轨道的一侧，用于采集所述台车车轮的侧面运行图；所述机器人加脂系统包括：机器手、加脂装置、润滑油泵和控制单元，所述加脂装置设置于所述机器手的末端，所述加脂装置与所述润滑油泵通过油管连接，所述控制单元被配置为执行下述程序步骤：
当台车车轮进入加脂区域后，从所述台车车轮的侧面运行图中提取台车车轮的轮廓图，所述轮廓图包括圆形轮廓图和椭圆形轮廓图；
计算在相机坐标系XOY中t0时刻的加脂孔圆心坐标(Xt0，Yt0)；
计算台车车轮的运行速度V，获取加脂轨迹；
根据所述加脂轨迹，控制机器手移动加脂装置，使加脂装置持续对准加脂孔，直至加脂结束。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述机器手的末端与所述加脂装置之间设置有压力传感器，用于检测加脂装置与台车车轮的接触压力；所述机器手的末端还设置有激光测距仪，用于检测所述加脂装置与所述台车车轮之间的距离。
10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述台车轨道上设置有接近开关，所述摄像头固定于安装支架上，所述安装支架上还设置有光源。
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