CN112344871A - 测温取样探头枪的变形检测系统及变形检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测温取样探头枪的变形检测系统及变形检测方法，其中，测温取样探头枪的变形检测方法包括如下步骤：S1、测温取样探头枪未变形前，将正对测温取样探头枪末端拍摄的最小正圆图片作为标准照存储；S2、测温取样探头枪和纸管探头插接前，将正对测温取样探头枪末端拍摄的图片作为检测照存储；S3、根据图像处理算法将标准照和检测照进行对比判断测温取样探头枪变形量是否超出阈值。本方案中通过自动对比标准照和检测照，以此自动判断是否需要进行测温取样探头枪的矫正，整个过程高度自动化，无需人工进行测温取样探头枪的变形量判断，能有效的减少工作人员的工作强度和风险。

Description

测温取样探头枪的变形检测系统及变形检测方法

技术领域

本发明属于冶金机器人领域，特别是涉及一种测温取样探头枪的变形检测系统及变形检测方法。

背景技术

测温取样是钢铁冶金流程中不可缺少的一环，广泛存在于钢铁冶金的各个环节，从炼铁的出铁口到炼钢的转炉、电弧炉、精炼炉，最后到连铸的中间包，钢铁冶金工业对测温取样设备的需求量很高。

出于钢铁厂自动化、智能化的需求，同时为减少工人工作强度和风险，测温取样的工作正在迅速完成自动化的改造，形形色色的自动测温取样的设备和机器人正在快速部署中。但要实现真正的自动化，其中自动更换纸管探头是关键的一环，也是难度较大的一环。测温取样探头枪的末端较细用于接插纸管探头，一般直径不超过20mm，在长时间工作后，由于热变形或和钢渣碰撞的原因容易发生变形弯曲，此时测温取样枪将无法插入纸管探头完成自动更换。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种测温取样探头枪的变形检测系统及变形检测方法，以实现测温取样枪变形后自动检测等目的。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种测温取样探头枪的变形检测方法，包括如下步骤：

S1、测温取样探头枪未变形前，将正对测温取样探头枪末端拍摄的最小正圆图片作为标准照存储；

S2、测温取样探头枪和纸管探头插接前，将正对测温取样探头枪末端拍摄的图片作为检测照存储；

S3、根据图像处理算法将标准照和检测照进行对比判断测温取样探头枪变形量是否超出阈值。

进一步地，在步骤S3中，当判断测温取样探头枪的变形量超出报警阈值时，控制报警装置发出报警。

进一步地，在步骤S3中，当判断测温取样探头枪的变形量没有超出报警阈值时，测温取样探头枪和纸管探头插接。

进一步地，在步骤S1中，最小正圆图片拍摄时，当测温取样探头枪末端稳定后，拍摄装置正对测温取样探头枪末端拍摄，然后对目标区域内的最小正圆图片进行裁剪后作为标准照存储；在S2中，检测照存储前，将其在目标区域内进行裁剪后作为检测照存储。

进一步地，在步骤S1和步骤S2之间，每间隔一段时间将对罩住拍摄装置的透明防护盒进行污染检查。

进一步地，防护盒进行污染检查时，将检测时段拍摄装置拍摄的图片和标准照进行对比判断防护盒是否污染。

进一步地，当防护盒被判断为污染时，控制报警装置发出警报；步骤S3是在防护盒没有被污染的情况下进行。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种测温取样探头枪的变形检测系统，其采用上述测温取样探头枪的变形检测方法进行测温取样探头枪的变形检测，包括：报警装置、计算机以及拍摄装置，所述计算机与报警装置和拍摄装置数据连接；

所述计算机用于接收拍摄装置在测温取样探头枪未变形前正对其末端拍摄的最小正圆图片，并对其进行处理后作为标准照存储；所述计算机还用于接收拍摄装置在测温取样探头枪变形检测时拍摄的图片，并对该图片进行处理后作为检测照与标准照进行对比，以判断测温取样探头枪变形范围是否超出报警装置的报警阈值；在测温取样探头枪的变形量超出报警阈值时，计算机控制报警装置发出报警。

进一步地，还包括机器人，所述测温取样探头枪安装在机器人上并受机器人驱动。

进一步地，还包括用于放置纸管探头的存放装置，所述拍摄装置安装在存放装置上。

如上所述，本发明的测温取样探头枪的变形检测系统及变形检测方法，具有以下有益效果：

本方案中通过自动对比标准照和检测照，以自动识别判断测温取样探头枪的变形量，以此判断是否需要进行测温取样探头枪的矫正，整个过程高度自动化，无需人工进行测温取样探头枪的变形量判断，使用方便，能有效的减少工作人员的工作强度和风险。

附图说明

图1为本发明实施例中测温取样探头枪变形检测装置的正视结构示意图。

图2为本发明实施例中测温取样探头枪变形检测装置的左视结构示意图。

图3为本发明实施例中测温取样探头枪变形检测装置的俯视结构示意图。

图4为本发明实施例中测温取样探头枪变形检测装置的轴测图。

图5为图4中A处的放大图。

图6为本发明实施例中标准照的示意图。

图7为本发明实施例中测温取样探头枪变形时检测照的示意图。

具体实施方式

说明书附图中的附图标记包括：放置架1、放置板2、凸起3、纸管探头4、相机5、机器人6、隔热套7、测温取样探头枪8、防护盒9、目标区域10。

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例

如图1至图7所示，本实施例提供了一种测温取样探头枪的变形检测系统，包括：机器人6、存放装置、拍摄装置、报警装置以及计算机，计算机和拍摄装置数据连接。计算机选用现有的台式电脑。

存放装置包括放置架1，放置架1包括纵向支撑杆以及连接纵向支撑杆的横向连杆，横向连杆连接在纵向支撑杆之间。

如图1所示，放置架1上设置有八层放置板2，放置板2和纵向支撑杆之间螺栓固定。放置板2共设置有两列，一列放置板2固定在放置架1左侧的纵向支撑杆之间，另一列放置板2固定在放置架1右侧的纵向支撑杆之间。放置板2倾斜固定在纵向支撑杆上，放置板2的右侧安装高度高于左侧安装高度，且处于同一层的两块放置板2处于同一平面。即右侧的放置板2向上倾斜安装，左侧的放置板2向下倾斜安装，且左侧放置板2和右侧放置板2倾斜斜率一致。放置板2外侧(即远离放置架1一侧)边缘设置有一排波浪形的凸起3，凸起3之间为纸管探头4端部的放置槽，左侧放置板2上的放置槽宽度小于右侧放置槽宽度。纸管探头4右端为高端，纸管探头4左端为低端，纸管探头4的高端向着机器人6设置并供测温取样探头枪8插入。纸管探头4倾斜放置在放置架1上，纸管探头4的高端放置在凸起3之间的放置槽内，纸管探头4低端和放置槽两侧的凸起3抵靠，使纸管探头4的高端和低端之间形成放置高度差，以便于测温取样探头枪8的插入，实现纸管探头4和测温取样探头枪8的安装。本实施例中的纸管探头4包括测温探头和取样探头。

拍摄装置包括相机5，相机5用于拍照。相机5安装在纵向支撑杆上，为了避免相机5受到高温和粉尘的影响，相机5外设置有防护盒9，具体实施时，在纵向支撑杆上安装透明的防护盒9，在防护盒9内安装相机5。本实施例中的防护盒9采用现有的耐热材料制作而成，以保护相机5不受高温、粉尘的影响。相机5用于对测温取样探头枪8进行轴向拍照，即测温取样探头枪8的末端正对相机5，在测温取样探头枪8未变形前(或者说未使用前)，通过相机5对测温取样探头枪8进行拍照，得到一个最小正圆图片发送给计算机，计算机在目标区域10内对最小正圆图片进行裁剪后作为参考的标准照进行存储。由于该最小正圆图片即为测温取样探头枪8未发生形变时的图片，从图1左侧往右看，这时相机5拍摄到的测温取样探头枪8便是一个正圆。在测温取样探头枪8上需要插上纸管探头4前，将测温取样探头枪8末端正对相机5再次进行图片拍照，之后将该图片发送给计算机进行目标区域10内的裁剪，称裁剪以后的该图片为检测照。计算机通过对比标准照和检测照即可判断测温取样探头枪8是否发生变形。另外，拍摄标准照时应当保证防护盒9的整洁。

计算机和相机5数据连接，计算机接收到相机5发送的测温取样探头枪8未变形前的最小正圆图片时，在目标区域10内进行最小正圆图片裁剪后作为标准照存储。测温取样探头枪8变形检测时，计算机在接收到相机5发送的图片后便进行图片处理，先对目标区域10内图片裁剪获得检测照，然后利用图像处理算法提取目标区域10内标准照和检测照的图片轮廓，常见的轮廓提取方法有canny，prewitt算子和sobel算子。将两张轮廓提取后的图片做差，得到轮廓差二值图，再利用最小外界圆算法，计算出轮廓差二值图的最小外界圆半径，并以此作为判断形变大小的标准。由于每个工厂使用的纸管探头4的尺寸轮廓不同，测温取样探头枪8末端插入的容差不同，所以需根据现场的实际情况调试外接圆半径报警阈值，以达到最好的检测效果。计算机还用于机器人6待机时每隔一段时间对防护盒9进行污染检查，即计算机通过当前待机拍摄的照片和标准照进行对比做差，当防护盒9被污染时，两张照片做差时会出现噪点，计算机统计噪点面积，当噪点面积超过报警阈值时，报警装置报警，提醒工作人员清理。

报警装置用于在测温取样探头枪8变形超出阈值时发出报警，以提醒工作人员进行矫正；同时，报警装置还用于在相机5的防护盒9污染时提醒工作人员清理。本实施例中的报警装置选用蜂鸣器和报警指示灯等，以起到提醒工作人员的作用。

具体实施时，将测温取样探头枪8插接在机器人6上，在测温取样探头枪8和机器人6连接端上套上隔热套7，以对测温取样探头枪8进行保护。之后机器人6动作使得测温取样探头枪8的左端正对相机5，使得测温取样探头枪8的末端到相机5的光轴正前方，以使测温取样探头枪8位于目标区域10内，得到一个最小正圆图片，发送给计算机进行裁剪后作为标准照存储。

然后，测温取样探头枪8开始工作。测温取样探头枪8插入纸管探头4前，机器人6动作使得测温取样探头枪8再次正对相机5拍摄的目标区域10，然后进行图片的拍摄。相机5拍摄后将图片发送给计算机，计算机接收到后先对目标区域10内图片进行裁剪得到检测照，然后利用图像处理算法提取目标区域10内图片轮廓，常见的轮廓提取方法有canny，prewitt算子和sobel算子。将两张轮廓提取后的图片做差，得到轮廓差二值图，再利用最小外界圆算法，计算出轮廓差二值图的最小外界圆半径，并以此作为判断形变大小的标准。当计算机计算的轮廓差大于报警阈值时，报警装置发出报警，通知现场工作人员进行测温取样探头枪8的校正。

另外，针对上述测温取样探头枪8的变形检测系统，本实施例还提供了一种测温取样探头枪8的变形检测方法，包括如下步骤：

S1、测温取样探头枪8未投入使用前，拍摄装置正对测温取样探头枪8的末端进行最小正圆图片的拍摄，将该最小正圆图片在目标区域10内进行裁剪处理后作为标准照进行存储；即在测温取样探头枪8末端稳定后，将相机5的光轴正对测温取样探头枪8的末端进行最小正圆图片拍摄，然后相机5将最小正圆图片发送给计算机，计算机对目标区域10内的最小正圆图片进行裁剪后作为标准照进行存储。

S2、测温取样探头枪8上需要插上纸管探头4前，拍摄装置正对测温取样探头枪8的末端进行拍摄，拍摄的图片在目标区域10内进行裁剪后作为检测照存储。测温取样探头枪8变形后，若其变形量超出报警阈值，则测温取样探头枪8将无法插入纸管探头4，因此，在插入纸管探头4前需要进行测温取样探头枪8的变形检测。

S3、利用图像处理算法提取目标区域10内标准照和检测照的图片轮廓，将两张轮廓提取后的图片做差，得到轮廓差二值图，再利用最小外界圆算法，计算出轮廓差二值图的最小外界圆半径，并以此作为判断形变大小的标准判断测温取样探头枪8变形程度。

S4、当测温取样探头枪8变形程度超过报警阈值时，报警装置发出报警。当测温取样探头枪8变形程度小于报警阈值时，机器人6带动测温取样探头枪8插入纸管探头4内与纸管探头4插接安装。

另外，在机器人6待机时，每隔一段时间，工业相机5完成一次自检。通过拍摄当前待机照片和存储的防护盒9清洁时的照片(如标准照)对比，检查相机5防护盒9是否被粉尘污染，避免其影响探头枪变形图像检测的准确性。当粉尘污染严重时，报警装置发出报警让工人清洗。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、测温取样探头枪未变形前，将正对测温取样探头枪末端拍摄的最小正圆图片作为标准照存储；

S2、测温取样探头枪和纸管探头插接前，将正对测温取样探头枪末端拍摄的图片作为检测照存储；

S3、根据图像处理算法将标准照和检测照进行对比判断测温取样探头枪变形量是否超出阈值。

2.根据权利要求1所述的测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，在步骤S3中，当判断测温取样探头枪的变形量超出报警阈值时，控制报警装置发出报警。

3.根据权利要求1所述的测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，在步骤S3中，当判断测温取样探头枪的变形量没有超出报警阈值时，测温取样探头枪和纸管探头插接。

4.根据权利要求1所述的测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，在步骤S1中，最小正圆图片拍摄时，当测温取样探头枪末端稳定后，拍摄装置正对测温取样探头枪末端拍摄，然后对目标区域内的最小正圆图片进行裁剪后作为标准照存储；在S2中，检测照存储前，将其在目标区域内进行裁剪后作为检测照存储。

5.根据权利要求1所述的测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间，每间隔一段时间将对罩住拍摄装置的透明防护盒进行污染检查。

6.根据权利要求5所述的测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，防护盒进行污染检查时，将检测时段拍摄装置拍摄的图片和标准照进行对比判断防护盒是否污染。

7.根据权利要求6所述的测温取样探头枪的变形检测方法，其特征在于，当防护盒被判断为污染时，控制报警装置发出警报；步骤S3是在防护盒没有被污染的情况下进行。

8.一种测温取样探头枪的变形检测系统，其采用权利要求1-7中任一项所述测温取样探头枪的变形检测方法进行测温取样探头枪的变形检测，包括：报警装置、计算机以及拍摄装置，所述计算机与报警装置和拍摄装置数据连接；所述计算机用于接收拍摄装置在测温取样探头枪未变形前正对其末端拍摄的最小正圆图片，并对其进行处理后作为标准照存储；所述计算机还用于接收拍摄装置在测温取样探头枪变形检测时拍摄的图片，并对该图片进行处理后作为检测照与标准照进行对比，以判断测温取样探头枪变形范围是否超出报警装置的报警阈值；在测温取样探头枪的变形量超出报警阈值时，计算机控制报警装置发出报警。

9.根据权利要求8所述的测温取样探头枪的变形检测系统，其特征在于，还包括机器人，所述测温取样探头枪安装在机器人上并受机器人驱动。

10.根据权利要求8所述的测温取样探头枪的变形检测系统，其特征在于，还包括用于放置纸管探头的存放装置，所述拍摄装置安装在存放装置上。

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