CN110986789A - 浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法 - Google Patents

浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于浮法玻璃生产技术领域，提出一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法。提出的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法中涉及有四组用以对锡槽内玻璃带进行观察、测量的摄像机；控制方法首先需要对每一组摄像机的位置进行标定，确定每一组摄像机物体显示像素宽度与实际距离的比例关系；利用所设计的四组八台摄像机对锡槽内玻璃带的宽度进行实时检测，并将检测结果送入控制系统，控制系统分析采集来的玻璃带图像,依照标定时已经确定好的比例关系，实时在线计算出各个观测点的玻璃实际宽度，然后将指令发送给变频控制柜，对玻璃带的尺寸进行控制。本发明有效避免了由于原来手动操作带来的各种缺陷，提高了玻璃质量。

Description

浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法
技术领域
本发明属于浮法玻璃生产技术领域，提出一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法。
背景技术
浮法玻璃生产线中锡槽是浮法工艺里面的重要部位，是玻璃由液态转换为固态过程的关键设备。熔化部熔融态的玻璃液从玻璃流道通过流量调节闸板的控制，流入锡槽本体内。锡槽内底部是液态的金属锡，根据物质密度、比重的差别，流入的1200 OC左右的玻璃液会漂浮在液态锡表面，然后在锡槽内缓慢从锡槽入口流到锡槽高温区，再从锡槽高温区流到锡槽收缩段，最后从锡槽出口流出。流出的玻璃液温度大约在600 OC左右，整个锡槽的长度大约是60米 ，玻璃液流动的速度大约是30～300 米/小时 。玻璃液由于温度逐渐降低的原因在锡槽内形成玻璃带，不同的玻璃生产线、不同的玻璃种类、不同的玻璃品种玻璃带的运行速度及降温速度都有很大的差别。因此对玻璃带宽度和厚度的控制，是锡槽内玻璃生产的关键指标，也是控制重点。而目前中国国内玻璃生产线通常的做法是：由操作员先目测锡槽内玻璃带各个位置的宽度，然后人工摇动机械手柄，手动控制调节闸板的上升或者下降，达到控制流入锡槽内的玻璃液的量，从而控制锡槽内玻璃带的宽度。但是这种做法一直存在显著的缺点：1、锡槽结构是一个不规则的长方形。2、操作工的经验和熟练程度都不一样，会影响生产的稳定进行。3、众所周知，由于玻璃液的粘性大，流动缓慢，存在着严重的时间滞后性。4、锡槽槽体高温运行，人工不能长时间持续观察，无法及时发现板摆、断板、满槽等事故。
而随着当今科技大发展，摄像机图像测距 ，摄像机图像识别技术一直在突飞猛进的发展。
目前大多数玻璃生产线锡槽内布置有摄像机，但是这些摄像机主要用于操作员人工观察拉边机机头压制牵引玻璃板的位置和角度的状态，这些摄像头只是单纯的将画面传输至控制室内的电视墙上面，方便操作员人工观察、记录，是将操作员在锡槽边的直接观察，简单转变为电视墙上的间接观察，而没有参与到控制当中,不能实现识别测量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明目的是提出一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,控制方法中涉及有四组用以对锡槽内玻璃带进行观察、测量的摄像机；四组摄像机中：其中第一组两台摄像机对称布置在锡槽入口八字砖的左右两侧，摄像机镜头与锡槽轴线夹角为45度；第二组两台摄像机对称布置在锡槽高温区中心线的左右两侧；第三组两台摄像机对称布置在锡槽收缩段中心线的左右两侧；第四组两台摄像机对称布置在锡槽出口段第一根过渡棍上面；控制方法首先需要对每一组摄像机的位置进行标定，确定每一组摄像机物体显示像素宽度与实际距离的比例关系，具体标定方法为首先准备一根刻度尺，将刻度尺横穿过锡槽水平放置在该组两个摄像机中部，并使刻度尺与玻璃带流动方向垂直，确保两台摄像机可以清晰的分别观察到该直尺两端的刻度，然后将该画面，送至西门子工作站，西门子工作站对将接收的画面进行分析，计算出该画面中刻度尺的实际显示长度，并将实际显示长度与摄像机图像中的像素宽度进行对应；刻度尺的实际长度/实际显示长度=比例关系；在浮法玻璃锡槽中，玻璃带的实际宽度= 摄像头观察到的图像中的显示长度×比例关系；利用所设计的四组八台摄像机对锡槽内玻璃带的宽度进行实时检测，并将检测结果送入控制系统，控制系统分析采集来的玻璃带图像,依照标定时已经确定好的比例关系，实时在线计算出各个观测点的玻璃实际宽度，然后将指令发送给变频控制柜，由所述的变频控制柜驱动变频电机，对闸板升降机构进行调整，对玻璃带的尺寸进行控制。
每个所述摄像机上套置有冷却水保护套，并还有具有用以保护摄像机镜头的冷却氮气。
所述的摄像机为高清工业摄像机，也为网路摄像机。
所述控制系统包括一台16X接口网络高清录像机和一台西门子工作站；所述16X接口网络高清录像机通过网线连接高清工业摄像机,把采集到的现场玻璃带图像储存起来,并通过网线给西门子工作站传输需要的图像资料。
所述的闸板升降机构具有位于流道两侧的两根平行设置的丝杠轴；两个所述丝杠轴的顶部均与固定调节闸板的横梁连接；所述的横梁位于流道的正上方；所述的调节闸板固定在所述横梁的正下方；两根所述丝杠轴的下端连接在变频电机的输出端，在变频电机的作用下，通过丝杠轴的左右旋转,带动调节闸板的上升或者下降；所述的调节闸位于玻璃液通道当中,通过降低下降来阻塞流道玻璃液流动，减少锡槽内玻璃水的流入量；通过抬起上升来加速流道玻璃液流动，增加锡槽内玻璃水的流入量。
所述变频控制柜由变频器和起停保护回路组成；该变频控制柜位于流道闸板旁边，该变频控制柜通过PROFIBUS总线和控制系统电连接，并通过变频电缆驱动变频电机。
所述变频电机位于闸板升降机构旁边，并通过减速机与闸板升降装置驱动轴承连接。
控制方法可测量玻璃板的宽度范围在3200mm 到 5200mm之间。
本发明提出一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法，通过摄像机拍摄的物体图像，计算出物体尺寸，并且将该方法首次运用在锡槽高温态玻璃带的测量当中，总结出了锡槽玻璃带8个重要位置；首先利用标定时确定的图像与实物的比例关系，从而在线实时计算出玻璃带在各个位置的实时板宽尺寸数。 第二、本方法将测量结果与工艺要求做对比，再将计算的偏差结果形成指令数据给变频控制柜。第三、变频器控制柜收到控制信号后转换为频率信号输出给变频电机。第四、变频电机将电信号转换为机械信号驱动丝杠轴承上升或者下降。第五、丝杠轴承带动闸板升降装置进行运动，第七闸板机械升降装置驱动流道调节闸板上升（增加熔融状玻璃液的流入量）闸板下降（减少熔融状玻璃液的流入量），从而精确的控制锡槽内玻璃液的流入量，进而达到精确控制玻璃带尺寸的目的；
该测量范围可以通过改变照相机的位置、焦距和改变控制单元的参数设定来改变。精确的测量，来自高清工业摄像机设备。而退火窑对玻璃带的牵引速度不会对本方法的测量和控制结果有任何的影响。
每两台高分辨率和稳定的摄像设备配为一对，通过一个西门子工作站控制单元彼此连接。本控制单元将摄像机设备取得的信号图传送给尺寸演算单元，尺寸演算单元依据实现确定的比例关系数据，从而计算出玻璃带的宽度及厚度。
综上所述，提出一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法，采用上述技术方案，由于在锡槽内全过程的追踪观察整个玻璃带的运行过程，可以及时发现并处理各类故障，有效避免了由于原来手动操作带来的各种缺陷，应用本控制方法后节省了90%的人工观测、操作及时间成本，因此显著提高了玻璃质量。
附图说明
图1为摄像机的结构示意图。
图2为锡槽玻璃带多点监视智能控制系统示意图。
图3为变频控制柜结构示意图。
图4为锡槽自控升降闸板装置结构示意图。
图5为三相变频电机结构示意图。
图6 为流道调节闸板结构示意图。
图7 为锡槽本体图像识别点布置示意图。
图8为全系统控制流程总图。
图中：1-1为冷却水套，1-2为冷却水出口，1-3为冷却水入口，1-4为冷却氮气入口，2、控制系统，2-1为硬盘录像机，2-2为西门子工作站，3为变频控制柜，4-1为丝杠轴，4-2为流道，4-3为手柄，5-1为变频电机，5-2为旋转轴承，6、调节闸板，7-1、7-2为锡槽入口段图像识别点，7-3、7-4为锡槽高中温段图像识别点，7-5、7-6为锡槽收缩段图像识别点，7-7、7-8为锡槽出口段图像识别点。
具体实施方式
结合附图和具体实施实例对本发明加以说明：
如图7、8所示：一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,控制方法中涉及有四组用以对锡槽内玻璃带进行观察、测量的摄像机；四组摄像机中：其中第一组两台摄像机对称布置在锡槽入口八字砖的左右两侧，摄像机镜头与锡槽轴线夹角为45度；第二组两台摄像机对称布置在锡槽高温区中心线的左右两侧；第三组两台摄像机对称布置在锡槽收缩段中心线的左右两侧；第四组两台摄像机对称布置在锡槽出口段第一根过渡棍上面；控制方法首先需要对每一组摄像机的位置进行标定，确定每一组摄像机物体显示像素宽度与实际距离的比例关系，具体标定方法为首先准备一根刻度尺，将刻度尺横穿过锡槽水平放置在该组两个摄像机中部，并使刻度尺与玻璃带流动方向垂直，此时必须确认摄像机已经固定牢固，摄像机与该直尺的角度和距离不可再改变，摄像机的焦距也不可再调节，确保两台摄像机可以清晰的分别观察到该直尺两端的刻度，然后将该画面，送至西门子工作站，西门子工作站对将接收的画面进行分析，计算出该画面中刻度尺的实际显示长度，并将实际显示长度与摄像机图像中的像素宽度进行对应；然后工艺员在西门子工作站上面观察，确认两台摄像机都可以清晰的观察到直尺两端的刻度，然后点击屏幕左上角“标定开始”按钮，等待标定结束，约十分钟确定比例关系，标定结束；然后操作员将直尺移动到下一组摄像机，继续标定，标定时候是一组摄像标定一次，一共需要标定四次；至此标定工作结束，屏幕上面会提示所有比例关系已经确认；刻度尺的实际长度/实际显示长度=比例关系；在浮法玻璃锡槽中，玻璃带的实际宽度= 摄像头观察到的图像中的显示长度×比例关系；利用所设计的四组八台摄像机对锡槽内玻璃带的宽度进行实时检测，并将检测结果送入控制系统，控制系统分析采集来的玻璃带图像,依照标定时已经确定好的比例关系，实时在线计算出各个观测点的玻璃实际宽度，然后将指令发送给变频控制柜，由所述的变频控制柜驱动变频电机，对闸板升降机构进行调整，对玻璃带的尺寸进行控制。
如图1所示，每个所述摄像机上套置有冷却水保护套1-1，所述图1海康威视高清工业摄像机配套有冷却水套，冷却水循环水从1-3进入到1-1的冷却水套当中，冷却过壳体后从1-2流出，往复循环。并由1-4吹入冷却氮气，冷却氮气目的是防止锡槽高温气体进入到摄像机内，该摄像机由预先留洞安装在锡槽钢壳内，直接对准图像识别玻璃带，所述图2控制系统2-1为一台16X接口网络高清录像机和2-2西门子工作站。该2-1，16X接口网络高清录像机通过网线连接高清工业摄像机,并把采集到的现场玻璃带图像储存起来,并通过网线给西门子工作站传输需要的图像资料,西门子工作站分析采集来的玻璃带图像,依照标定时已经确定好的比例关系，从而实时在线计算出各个观测点的玻璃实际宽度和厚度.然后将指令发送给变频控制柜执行。所述图3为变频控制柜由变频器和起停保护回路组成,该变频控制柜位于流道闸板旁边,该变频控制柜通过ROFIBUS总线和控制系统连接,并通过变频电缆驱动变频电机。所述图4为闸板升降装置是位于4-2流道的垂直正上面,闸板升降装置两侧为两根4-1丝杠轴,顶部为固定了流道调节闸板的横梁,通过4-1丝杠轴的左右旋转,带动流道调节闸板的上升或者下降,此闸板升降装置除了有电机驱动的装置外,也配置了4-3手柄,以便在紧急故障时候,手动操作.。 所述图5为变频电机，该5-1变频电机位于闸板升降装置旁边,通过5-2旋转轴承与闸板升降装置丝杠轴承连接。所述图6流道调节闸板,是一整块耐高温耐火材料浇筑而成的,该调节闸板位于玻璃液通道当中,通过降低下降来阻塞流道玻璃液流动,通过抬起上升来加速流道玻璃液流动，所述图8为全系统控制流程总图。
应用本智能系统后可以定量的计算和控制玻璃成型的整个工艺过程、彻底摆脱了目测后手动操作的落后工作方式，因此极大的提高了玻璃效率和质量。

Claims (8)

1.一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：控制方法中涉及有四组用以对锡槽内玻璃带进行观察、测量的摄像机；四组摄像机中：其中第一组两台摄像机对称布置在锡槽入口八字砖的左右两侧，摄像机镜头与锡槽轴线夹角为45度；第二组两台摄像机对称布置在锡槽高温区中心线的左右两侧；第三组两台摄像机对称布置在锡槽收缩段中心线的左右两侧；第四组两台摄像机对称布置在锡槽出口段第一根过渡棍上面；控制方法首先需要对每一组摄像机的位置进行标定，确定每一组摄像机物体显示像素宽度与实际距离的比例关系，具体标定方法为首先准备一根刻度尺，将刻度尺横穿过锡槽水平放置在该组两个摄像机中部，并使刻度尺与玻璃带流动方向垂直，确保两台摄像机可以清晰的分别观察到该直尺两端的刻度，然后将该画面，送至西门子工作站，西门子工作站对将接收的画面进行分析，计算出该画面中刻度尺的实际显示长度，并将实际显示长度与摄像机图像中的像素宽度进行对应；刻度尺的实际长度/实际显示长度=比例关系；在浮法玻璃锡槽中，玻璃带的实际宽度= 摄像头观察到的图像中的显示长度×比例关系；利用所设计的四组八台摄像机对锡槽内玻璃带的宽度进行实时检测，并将检测结果送入控制系统，控制系统分析采集来的玻璃带图像,依照标定时已经确定好的比例关系，实时在线计算出各个观测点的玻璃实际宽度，然后将指令发送给变频控制柜，由所述的变频控制柜驱动变频电机，对闸板升降机构进行调整，对玻璃带的尺寸进行控制。
2.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：每个所述摄像机上套置有冷却水保护套，并还有具有用以保护摄像机镜头的冷却氮气。
3.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：所述的摄像机为高清工业摄像机，也为网路摄像机。
4.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：所述控制系统包括一台16X接口网络高清录像机和一台西门子工作站；所述16X接口网络高清录像机通过网线连接高清工业摄像机,把采集到的现场玻璃带图像储存起来,并通过网线给西门子工作站传输需要的图像资料。
5.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：所述的闸板升降机构具有位于流道两侧的两根平行设置的丝杠轴；两个所述丝杠轴的顶部均与固定调节闸板的横梁连接；所述的横梁位于流道的正上方；所述的调节闸板固定在所述横梁的正下方；两根所述丝杠轴的下端连接在变频电机的输出端，在变频电机的作用下，通过丝杠轴的左右旋转,带动调节闸板的上升或者下降；所述的调节闸位于玻璃液通道当中,通过降低下降来阻塞流道玻璃液流动，减少锡槽内玻璃水的流入量；通过抬起上升来加速流道玻璃液流动，增加锡槽内玻璃水的流入量。
6.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：所述变频控制柜由变频器和起停保护回路组成；该变频控制柜位于流道闸板旁边，该变频控制柜通过PROFIBUS总线和控制系统电连接，并通过变频电缆驱动变频电机。
7.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：所述变频电机位于闸板升降机构旁边。通过减速机与闸板升降装置驱动轴承连接。
8.如权利要求1所述的一种浮法玻璃锡槽内玻璃带多点图像识别测量控制方法,其特征在于：控制方法可测量玻璃板的宽度范围在3200mm 到 5200mm之间。
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