CN110116138B - 一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，所述方法采用高速线阵相机，使用光栅信号触发拍摄钢板图像，应用图像处理算法进行边缘提取，通过对运动中的钢板的测量，依据边缘点、宽度中心线、带钢本体和扫描线扫描区域确定钢板长度及侧弯量的大小。本发明实现了对运动中轧制后热态钢板长度及侧弯量的在线测量，测量系统硬件配置简单，计算方法高效精确，可实时反应带钢的宽度信息，且避免的人工测量带来的误差；具有速度快，精度高的特点，能够快速准确的计算钢板长度及侧弯量。同时为钢板后续定尺提供了准确的数据，进而提高了钢板的产品质量，为后续剪切以及侧弯控制提供准确的数据。
Description
技术领域
本发明涉及冶金自动化生产与检测领域，具体涉及一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法。
背景技术
在钢铁行业的钢板生产工艺中，热轧板带钢经过轧制后，由于轧辊对带钢产生的压力不均匀，以及钢板本身温度的不均匀，导致钢板侧面产生不对称或侧弯等形状的缺陷。在轧制过程中一旦出现侧弯，轻者增加切边量，影响成材率；重者造成产品不符合标准，整体被淘汰；严重的侧弯甚至可能损毁设备，造成整条生产线停产，严重影响生产效率。为解决上述问题，必须要对轧制后的带钢进行侧弯程度检测，以确保轧制节奏，提高成材率。
传统的钢板长度及侧弯检测多为人工检测，利用肉眼检测侧弯缺陷，然后由人工控制调平；还有一种方法为接触式检测法，该检测方式存在着致命缺点：即机械磨损严重、有碰撞危险且维修工作量大，制约了该检测方法的应用。现今非接触式测量快速发展，为钢板的轮廓测量提供的新的思路。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明目的是提供一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法。该方法可以实现对钢板长度及侧弯量的在线准确测量；
本发明提供的一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，使用该方法测量的系统包括：2台光栅传感器、1台高速线阵相机，蓝色线激光发射器、高分辨率编码器、红光滤光片及控制系统；高速线阵相机行频>10kHz，且分辨率>2k，沿钢板行进方向，在辊道的一侧安装高速线阵相机，高速线阵相机前后各安置一台光栅传感器，两台光栅传感器之间的距离小于钢板的长度；蓝色线激光覆盖整个相机拍摄视野范围，红光滤光片安装在高速线阵相机镜头前，高分辨率编码器与辊道电机相连，；
一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，该测量方法的步骤包括：
步骤1：安装测量系统，保证高速线阵相机拍摄视野范围覆盖1号，2号光栅传感器之间的区域；安装完成后，标定相机拍摄区域；
步骤2：标定相机后，控制系统依据标定数值，计算出单个像素的长度σmm；
步骤3：光栅传感器未检测到钢板时，信号为0，光栅传感器检测到钢板时信号为1；当钢板以速度v向前运动，触发1号光栅传感器后，使1号光栅传感器由0信号变为1信号，高速线阵相机开启，进入连续拍摄状态；拍摄期间，运动的钢板触发2号光栅传感器，使2号光栅传感器由0信号变为1信号；
步骤4：当钢板整体通过2号光栅传感器，2号光栅传感器由1信号变为0信号时，高速线阵相机关闭；
步骤5：控制系统对高速线阵相机拍摄的一组照片进行处理，每张照片逐一进行拼接，将拍摄的一组照片拼接成一张完整的图像，拼接后的图像包含整张钢板的全部特征；
步骤6：控制系统完成对整幅拼接图像的切向畸变矫正；
步骤7：控制系统中设定钢板头、尾部不规则变形区域，钢板拼接图像头、尾部各200mm长的类矩形区为非侧弯测量区域；该区域不参与侧弯量的计算，去除该区域，得出侧弯测量区域；
步骤8：在侧弯测量区域中，从钢板头部一侧生成扫描线，进行逐列扫描，扫描间隔为一个像素；每列，即第w列，扫描线与侧弯测量区域轮廓产生交点，控制系统记录扫描线与轮廓相交的第一个与最后一个交点的像素坐标，计算两交点的中心点(yc,xc)并记录；
步骤9：全部扫描完毕后，统计扫描线扫描钢板轮廓的列数，标记为n，即为侧弯测量区域钢板整体的像素长度，并利用其计算钢板整体的实际长度SlabLength，计算公式为SlabLength＝n×σ+400，单位mm。
步骤10：将侧弯测量区域按每10米划为一个S区域，分割完毕后，整个钢板轮廓分为m个区域，S1，S2，S3…Sm，若Sm长度不足10m，则将其归入Sm-1中；
步骤11：将每个S区域的中点坐标拟合为一条曲线，并将每个S区域的第一列与最后一列扫描线与轮廓交点的中点连接成一条直线，将直线的函数表达式记为x＝kiy+bi。
步骤12：计算S区域拟合曲线上的每个点到其连接的直线之间的像素距离，取最大像素距离dmax，计算其实际距离C，计算公式为C＝dmax*σ，C即为该部分的侧弯量大小，从而得到整个侧弯测量区域各个部分的侧弯量为C1，C2，C3…Cm。
被测钢板宽度<4000mm；热矫后钢板在辊道运动速度v≤3m/s；轧制后钢板的温度≤800℃。
本发明的有益效果在于：
本发明实现了对运动中轧制后热态钢板长度及侧弯量的在线测量，可实时反应带钢的宽度信息，且避免的人工测量带来的误差；具有速度快，精度高的特点，能够快速准确的计算钢板长度及侧弯量。同时为钢板后续定尺提供了准确的数据，进而提高了钢板的产品质量，为后续剪切以及侧弯控制提供准确的数据。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中的一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法流程图；
图2是发明具体实施方式中轧制后热态钢板侧弯形貌在线测量示意图；
图3是本发明具体实施方式对钢板轮廓进行分割的示意图；
图4是本发明具体实施方式测量区域内钢板任意分割部分的侧弯量测量的示意图；
其中：1为1号光栅传感器；2为2号光栅传感器；CD为蓝色线激光；AB、A1B1、A2B2、A3B3均为扫描线扫描行进的位置；X0，X1，X2……Xn分别为一个分割区域内中点扫描线与轮廓交点中点拟合曲线上每一点纵坐标。
具体实施方式
下面结合附图及明实施例，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
轧制后钢板侧弯量在线测量系统由2台光栅传感器，型号为：CIKENN-5，L型滑槽，截面尺寸35mm*35mm；1台高速线阵相机，相机型号：DALSA LA-GM-08K08A、行频20kHz，分辨率8192；1套蓝色线激光发射器型号为：LWBVIS-5-DH，波长450nm；增量编码器，型号为：Avtron-HS35，控制系统，I7-5600,4k分辨率组成。沿钢板行进方向，在辊道的一侧安放高速线阵相机，在高速线阵相机前后的各安置1台光栅传感器，依据钢板前进方向，对光栅传感器进行逐一编号，分别为1号光栅传感器，2号光栅传感器。1号和2号光栅传感器的距离2.5米，线激光发射器所发射的蓝色线激光覆盖相机拍摄视野，以保证高速线阵相机对钢板进行清晰照相，高速线阵相机镜头前安装红光滤光片，用来过滤热态钢板发出的红光，增量编码器与辊道电机相连，测量辊道速度。
被测钢板宽度200mm；钢板在辊道运动速度0.3m/s；轧制后钢板到达拍摄区的温度为400℃。
轧制后热态钢板侧弯形貌在线测量，如附图2所示；流程如图1所示，具体步骤如下：
步骤1：安装测量系统，保证高速线阵相机拍摄视野范围覆盖1号，2号光栅传感器之间的区域；安装完成后，由于高速线阵相机产生畸变很小，所以无需对其进行标定；
步骤2：安装后采集标定板图像，利用标定板信息结合相机分辨率，计算出单个像素的长度σ＝3.59*10-5m(单位：米)；
步骤3：光栅传感器原始信号为0，检测到钢板时信号为1；当钢板以速度0.3m/s向前运动，触发1号光栅传感器，使1号光栅传感器由0信号变为1信号，高速线阵相机开启，进入连续拍摄状态；拍摄期间，运动的钢板触发2号光栅传感器，使2号光栅传感器由0信号变为1信号；
步骤4：当钢板整体通过2号光栅传感器，2号光栅传感器由1信号变为0信号时，高速线阵相机关闭；
步骤5：控制系统对高速线阵相机拍摄的一组照片进行处理，每张照片逐一进行拼接，将拍摄的一组照片拼接成一张完整的图像，拼接后的图像包含整张钢板的全部特征；
步骤6：控制系统完成对整幅拼接图像的径向畸变于切向畸变矫正；
步骤7：控制系统中设定非侧弯测量区域，钢板头、尾部不规则变形区域为非侧弯测量区域，在钢板拼接图像中，截取头、尾部各200mm长的类矩形区，该区域即为非侧弯测量区域；钢板拼接图像减去非计算区域，得到侧弯测量区域；
步骤8：在侧弯测量区域中，从钢板头部一侧生成扫描线，进行逐列扫描，扫描间隔为一个像素；每列，即第w列，扫描线与侧弯测量区域轮廓产生交点，控制系统记录扫描线与轮廓相交的第一个与最后一个交点的像素坐标，计算两交点的中心点(yc,xc)并记录；
步骤9：全部扫描完毕后，统计扫描线扫描钢板轮廓的列数，n＝56064067列，即为侧弯测量区域钢板整体的像素长度，并利用其计算钢板整体的实际长度SlabLength，计算公式为SlabLength＝n×σ+400，单位mm；实验所用钢板测得侧弯部分长度为198.73mm；
步骤10：如图3所示，将整个侧弯测量区域按每10米为一部分划为一个区域，分割完毕后，整个钢板轮廓分为m个区域，S1，S2，S3…Sm，若Sm长度不足10m，则将其归入Sm-1中；
步骤11：将每个S区域的中点坐标拟合为一条曲线，并将每个S区域的第一列与最后一列扫描线与轮廓交点的中点连接成一条直线，将该直线的函数表达式记为x＝kiy+bi；
步骤12：计算S区域拟合曲线上的每个点到其连接的直线之间的像素距离，取最大像素距离dmax，计算其实际距离C，计算公式为C＝dmax*σ，C即为该部分的侧弯量大小，如图4所示，从而得到整个侧弯测量区域各个部分的侧弯量为C1，C2，C3…Cm；实验所用侧弯板试样最后测得侧弯长度为27.29mm。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，而非对其限制；任何本领域的普通技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的的范围。
Claims (4)
1.一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，该方法使用的测量系统包括：2台光栅传感器、1台高速线阵相机、蓝色线激光发射器、高分辨率编码器、红光滤光片及控制系统，高速线阵相机行频>10kHz，分辨率>2k，沿钢板行进方向，在辊道的一侧安装高速线阵相机，高速线阵相机前后各安置一台光栅传感器，两台光栅传感器之间的距离小于钢板的长度，蓝色线激光覆盖整个相机拍摄视野范围，红光滤光片安装在高速线阵相机镜头前，高分辨率编码器与辊道电机相连，其特征在于，该方法的步骤包括：
步骤1：安装测量系统，保证高速线阵相机拍摄视野范围覆盖1号，2号光栅传感器之间的区域；安装完成后，标定相机拍摄区域；
步骤2：标定相机后，控制系统依据标定数值，计算出单个像素的长度σmm；
步骤3：光栅传感器未检测到钢板时，信号为0，光栅传感器检测到钢板时信号为1；当钢板以速度v向前运动，触发1号光栅传感器后，使1号光栅传感器由0信号变为1信号，高速线阵相机开启，进入连续拍摄状态；拍摄期间，运动的钢板触发2号光栅传感器，使2号光栅传感器由0信号变为1信号；
步骤4：当钢板整体通过2号光栅传感器，2号光栅传感器由1信号变为0信号时，高速线阵相机关闭；
步骤5：控制系统对高速线阵相机拍摄的一组照片进行处理，每张照片逐一进行拼接，将拍摄的一组照片拼接成一张完整的图像，拼接后的图像包含整张钢板的全部特征；
步骤6：控制系统完成对整幅拼接图像的切向畸变矫正；
步骤7：控制系统中设定钢板头、尾部不规则变形区域，钢板拼接图像头、尾部各200mm长的类矩形区为非侧弯测量区域；该区域不参与侧弯量的计算，去除该区域，得出侧弯测量区域；
步骤8：在侧弯测量区域中，从钢板头部一侧生成扫描线，进行逐列扫描，扫描间隔为一个像素；每列，即第w列，扫描线与侧弯测量区域轮廓产生交点，控制系统记录扫描线与轮廓相交的第一个与最后一个交点的像素坐标，计算两交点的中心点(yc,xc)并记录；
步骤9：全部扫描完毕后，统计扫描线扫描钢板轮廓的列数，标记为n，即为侧弯测量区域钢板整体的像素长度，并利用其计算钢板整体的实际长度SlabLength，计算公式为SlabLength＝n×σ+400，单位mm；
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步骤11：将每个S区域的中点坐标拟合为一条曲线，并将每个S区域的第一列与最后一列扫描线与轮廓交点的中点连接成一条直线，将该条直线的函数表达式记为x＝kiy+bi；
步骤12：计算S区域拟合曲线上的每个点到其连接的直线之间的像素距离，取最大像素距离dmax，计算其实际距离C，计算公式为C＝dmax*σ，C即为该部分的侧弯量大小，从而得到整个侧弯测量区域各个部分的侧弯量为C1，C2，C3…Cm。
2.根据权利要求1所述的一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，其特征在于，轧制后热态钢板宽度范围为<4000mm。
3.根据权利要求1所述的一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，其特征在于，热矫后钢板在辊道上的运动速度≤3m/s。
4.根据权利要求1所述的一种轧制过程中热态钢板长度及侧弯测量方法，其特征在于，轧制后钢板的温度≤800℃。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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