CN112517868B - 连铸铸坯长度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸铸坯长度测量装置及方法，该装置包括：图像获取模块，用于获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像；识别模块，用于识别红外图像中的铸坯目标；测量模块，获取铸坯目标的像素宽度；处理模块，根据像素宽度，得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。本发明易于实现，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

Description

连铸铸坯长度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及冶金连铸生产技术领域，尤其是涉及一种连铸铸坯长度测量装置及方法。

背景技术

在钢铁冶炼连铸环节中，需要将连铸坯切割成为固定长度的铸坯。连铸铸坯如果切割过长，会引起后续轧钢环节的材料浪费，如果切割长度过短，则会造成后续轧钢部分重量不足，产生次品。因切割系统误差会受到铸坯温度、炼钢冶炼参数、切割机运动控制精度等影响，因此铸坯切割长度会产生相应的误差。因此，对连铸铸坯切割过程中的每根铸坯切割长度进行可靠有效的测量检验，对钢铁连铸生产及轧钢质量控制有重要的作用。

目前，铸坯生产中往往采用离线、抽样的方法，如使用物理尺子进行接触式铸坯长度测量。由于切割完后的连铸坯温度较高，一般在600℃-900℃，因此，离线、抽样的方法需要等到铸坯冷却后，由人工通过物理尺子才能进行测量，导致测量速度慢，且只能以很小的比例进行抽查，另外，人工每次只能测量一个铸坯，导致测量效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种连铸铸坯长度测量装置，该装置易于实现，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

为此，本发明的第二个目的在于提出一种连铸铸坯长度测量方法。

为实现上述目的，本发明第一方面的实施例公开了一种连铸铸坯长度测量装置，包括：图像获取模块，用于获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像；识别模块，用于识别所述红外图像中的铸坯目标；测量模块，获取所述铸坯目标的像素宽度；处理模块，根据所述像素宽度，得到对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

根据本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置，获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，获取铸坯目标的像素宽度，进而，根据像素宽度得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。从而，该装置易于实现，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

另外，本发明上述实施例的连铸铸坯长度测量装置还可以包括如下附加技术特征：

在一些示例中，所述图像获取模块，包括：图像采集单元，用于采集各流辊道上的铸坯的高清图像；图像处理单元，用于对所述高清图像进行模糊滤波处理，并通过边缘检测得到所述红外图像。

在一些示例中，所述识别模块，具体用于：根据所述红外图像中所述铸坯的头部标识和尾部标识识别所述铸坯目标。

在一些示例中，所述测量模块，具体用于：在各铸坯辊道上设定检测区域；当所述铸坯目标进入其所在铸坯辊道的检测区域时，获取所述铸坯目标的像素宽度；所述处理模块，用于将所述像素宽度映射为对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

在一些示例中，还包括：存储模块，用于在所述铸坯目标离开其所在铸坯辊道的检测区域时，存储所述铸坯辊道的编号、对应于所述铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

在一些示例中，所述检测区域具有前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线，所述数据记录位标识线位于所述前区域标识线和后区域标识线之间，且靠近所述前区域标识线布置，其中，当所述铸坯目标的头部和尾部均位于所述前区域标识线和后区域标识线之间时，确定所述铸坯目标进入所述检测区域；当所述铸坯目标的头部达到所述数据记录位标识线时，获取所述铸坯目标的像素宽度；当所述铸坯目标的头部达到所述前区域标识线时，确定所述铸坯目标离开所述检测区域。

在一些示例中，所述前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线的位置可调，使所述铸坯目标的长度分别小于所述前区域标识线和后区域标识线之间的距离，以及数据记录位标识线和后区域标识线之间的距离。

在一些示例中，所述检测区域被构造为矩形区域。

在一些示例中，还包括：显示模块，用于显示各铸坯的编号、测量时间、实际长度、所在铸坯辊道的编号、所述图像获取模块及所述存储模块的状态信息。

为实现上述目的，本发明第二方面的实施例公开了一种连铸铸坯长度测量方法，包括以下步骤：获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像；识别所述红外图像中的铸坯目标；获取所述铸坯目标的像素宽度；根据所述像素宽度，得到对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

根据本发明实施例的连铸铸坯长度测量方法，获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，获取铸坯目标的像素宽度，进而，根据像素宽度得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。从而，该方法易于实现，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的连铸铸坯长度测量装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施例的图像获取模块的安装位置示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的图像获取模块的结构示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的检测区域示意图；

图5是根据本发明一个具体实施例的检测区域内进行铸坯长度测量过程示意图；

图6是根据本发明一个实施例的连铸铸坯长度测量方法的流程图。

附图标记：

1-钢包；2-中间包；3-结晶器；4-连铸扇形段；5-切割机；6-各流辊道；7-连铸坯；100-连铸铸坯长度测量装置；110-图像获取模块；120-识别模块；130-测量模块；140-处理模块；20-铸坯目标；30-铸坯尾部标识；40-铸坯头部标识；50-后区域标识线；60-前区域标识线；70-数据记录位标识线；111-工业相机；112-广角镜头、113-可见光滤波片；114-冷却护罩；115-护罩镜片；116-相机安装底板；117-护罩后盖；118-护罩冷却入口；119-护罩冷却出口；1111-相机电源。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置及方法。

图1是根据本发明一个实施例的连铸铸坯长度测量装置的结构示意图。如图1所示，该连铸铸坯长度测量装置100，包括：图像获取模块110、识别模块120、测量模块130和处理模块140。

具体的，图像获取模块110，用于获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像。具体而言，各铸坯辊道上的铸坯可能为一个，也可能为多个，即可同时获取一个或多个铸坯的红外图像，进而可实现同时对多个铸坯进行长度测量，利于提高测量效率。

识别模块120，用于识别红外图像中的铸坯目标。即，识别红外图像中完整的铸坯。需要说明的是，铸坯目标为一个或多个。

测量模块130，获取铸坯目标的像素宽度。具体的，可获取铸坯目标头部和铸坯目标尾部的像素坐标，进而得到铸坯目标的像素宽度。

处理模块140，根据像素宽度，得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。具体的，可将像素宽度映射为对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。

从而本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置100，通过获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，获取铸坯目标的像素宽度，进而，根据像素宽度得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。从而，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

在本发明的一个实施例中，图像获取模块110，例如包括：图像采集单元(图中未示出)和图像处理单元(图中未示出)。

具体的，图像采集单元，用于采集各流辊道上的铸坯的高清图像。在具体示例中，图像采集单元例如为高清摄像机，如工业相机。具体的，工业相机能够实时获取铸坯的高清图像，以数字像素方式进行传输。工业相机的分辨率决定了测量长度的分辨精度。如采用4000×3000分辨率的工业相机，长度测量精度不会超过铸坯总厂的1/4000。工业相机需要进行防护，以适应连铸生产环境中的高温、高热辐射的环境。

图像处理单元，用于对高清图像进行模糊滤波处理，从而降低相关噪声干扰，并通过边缘检测得到红外图像。具体的，工业相机例如可将采集的铸坯的发高清图像以固定间隔传输至图像处理单元，图像处理单元对高清图像进行模糊滤波处理，从而降低相关噪声干扰，并通过边缘检测得到红外图。在具体示例中，图像处理单元具体用于：将高清图像转换为灰度格式，通过模糊滤波去除数字噪声，利用边缘检测获得清晰的红外图像。

在具体实施例中，结合图3所示，图像获取模块110例如由工业相机111、广角镜头112、可见光滤波片113、冷却护罩114、护罩镜片115、相机安装底板116、护罩后盖117、护罩冷却入口118、护罩冷却出口119和相机电源1111构成。即，通过相机护罩对工业相机111进行防护，使得工业相机111可以适应连铸生产环境中的高温、高热辐射的环境，提高了工业相机111使用安全性和使用寿命。采用广角镜头112，使得畸变率低，图像精确性高，进而利于提高铸坯长度测量结果的准确性。由于铸坯温度高，可产生红外光和近红外光，通过可见光滤波片113滤掉可见光，仅仅使近红外光谱透过，减少了外部可见光的干扰，如阳光的反射等，从而降低噪声干扰，提高图像精确性。

更为具体的，工业相机111例如采用千万像素级高分辨率工业黑白相机，通过全局曝光方式对铸坯进行图像采集。利用铸坯明显的红外特征，获得近红外图像，相机接收光谱范围200nm-1200nm，滤波片滤掉200nm-760nm可见光，使相机接收790nm-1200nm的近红外光方式，去掉可见光干扰。铸坯长度一般为9-12m，因此可采用单台4000万像素工业相机111进行图像采集，采集区域14m(长)*5m(宽)，最小分辨长度例如为2mm。

在具体实施例中，图像获取模块110在连铸机系统中的具体布置位置例如图2所示。具体的，在图2中，连铸机系统例如包括：钢包1、中间包2、结晶器3、连铸扇形段4、切割机5、各流辊道6和连铸坯7。图像获取模块110例如设置在各流辊道6的上方，并且其拍摄范围覆盖各流辊道6，从而，铸坯在各流辊道6中移动时，通过图像获取模块110可连续拍摄其视角范围内的各流辊道6上的铸坯的红外图像。在图2中，展示了6流连铸机生产过程示意，图像获取模块110安装在切割完成以后的6流辊道上方，从而可以拍摄完整的6流辊道上的铸坯的红外图像。

在本发明的一个实施例中，识别模块120，具体用于：根据红外图像中铸坯的头部标识和尾部标识识别铸坯目标。具体的，结合图4和图5所示，铸坯具有头部标识40和尾部标识30，在红外图像中，若同时识别到一根铸坯的头部标识40和尾部标识30，则表示该铸坯为一根完整的铸坯，则将该红外图像中识别到的铸坯作为铸坯目标20，即图中所示的铸坯目标20。

可以理解的是，红外图像上具有多个像素，可根据红外图像中铸坯的头部标识40对应的像素坐标和尾部标识30对应的像素坐标得到铸坯目标20的像素宽度，进而将像素宽度映射为对应铸坯的实际长度。

在本发明的一个实施例中，测量模块130，具体用于：在各铸坯辊道上设定检测区域；当铸坯目标进入其所在铸坯辊道的检测区域时，获取铸坯目标的像素宽度；处理模块140，用于将像素宽度映射为对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。具体地，例如通过截取图像区域，通过动态阈值对图像像素进行判断，获得铸坯头部和尾部的像素坐标，从而获得铸坯目标的像素宽度，进而映射得到铸坯的实际长度。

具体而言，即每个铸坯辊道上均设定一个检测区域，用于对应检测该铸坯辊道上的铸坯；若铸坯目标进入其所在铸坯辊道上的检测区域时，则获取该铸坯目标的像素宽度，例如根据该铸坯目标头部标识对应的像素坐标和尾部标识对应的像素坐标得到其像素宽度，进而将像素宽度映射为对应铸坯的实际长度。

在本发明的一个实施例中，该连铸铸坯长度测量装置100，还包括：存储模块(图中未示出)。

存储模块，用于在铸坯目标离开其所在铸坯辊道的检测区域时，停止获取该铸坯目标的像素宽度，并存储对应的铸坯辊道的编号、对应于该铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于该铸坯目标的铸坯的实际长度，便于后续查看和分析使用。

具体的说，在每个铸坯辊道上均对应设定一个检测区域。即，对多流(多辊道)的情况下，可以对应设置多个检测区域，由一个图像获取模块110实现多个检测区域的铸坯目标检测与长度测量。当铸坯目标进入对应的检测区域时，对铸坯目标进行像素宽度测量，进而映射为对应铸坯的实际长度。当铸坯目标离开检测区域时，停止对铸坯目标进行像素宽度测量，并存储对应的铸坯辊道的编号、对应于该铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于该铸坯目标的铸坯的实际长度等相关数据，便于后续查看和分析使用。

在具体实施例中，存储模块例如为数据库。即通过数据库存入铸坯辊道、铸坯编号、测量时间及对应的长度测量原始值、统计值等数据。进一步地，以视频文件的形式将铸坯长度测量过程的图像采样，并将采样图像保存至硬盘中。

在本发明的一个实施例中，结合图4和图5所示，每个检测区域具有前区域标识线60、后区域标识线50和数据记录位标识线70，数据记录位标识线70位于前区域标识线60和后区域标识线50之间，且靠近前区域标识线60布置。铸坯目标位于前后区域标识线内，以便进行铸坯目标识别。铸坯目标位于数据记录位标识线70和后区域标识线50之间，以便进行长度测量。在测长周期内，当铸坯头部到达数据记录位标识线70，开始记录铸坯目标的各像素坐标，以获取铸坯目标的像素宽度。

具体的，当铸坯目标的头部和尾部均位于前区域标识线60和后区域标识线50之间时，确定铸坯目标进入检测区域。即铸坯目标的头部和尾部均进入检测区域内，判定为同一根且完整的铸坯。

当铸坯目标的头部达到数据记录位标识线70时，获取铸坯目标的像素宽度。即，数据记录位标识线70为数据记录触发的位置，当铸坯目标的头部达到该数据记录位标识线70时，开始采集铸坯目标表面各像素的坐标，进而得到铸坯目标的像素宽度。

当铸坯目标的头部达到前区域标识线60时，确定铸坯目标离开检测区域。此时，铸坯目标的头部即将离开检测区域，则检测区域内只能识别到铸坯目标的尾部，无法同时识别到同一根铸坯的头部和尾部，则停止采集铸坯目标的像素宽度，并将之前采集记录的的铸坯辊道的编号、对应于该铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于该铸坯目标的铸坯的实际长度等相关数据进行存储，以供后续查看和分析使用。

换言之，即在铸坯移动线上标记有前后区域标识线和数据记录位标识线70，根据铸坯的状态，系统进行铸坯识别、长度测量和数据处理过程。当铸坯在前后区域标识线内时，进行铸坯识别。当铸坯在数据记录位标识线70和后区域标识线50之间时，进行铸坯长度测量。当铸坯到达数据记录位标识线70时，对测量数据进行数据处理和保存。在具体示例中，获得的测长数据例如为一个数据组，对该组数据加权平均后获得长度测量值，同时可给出该组数据的平均值、中间值和标准差等数据。

在具体实施例中，前区域标识线60、后区域标识线50和数据记录位标识线70的位置可调，使铸坯目标的长度分别小于前区域标识线60和后区域标识线50之间的距离，以及数据记录位标识线70和后区域标识线50之间的距离，可有效避免铸坯长度超出数据记录位标识线70和后区域标识线50之间的范围，导致铸坯目标识别失败，无法测量长度的情况，从而，提高了适用性；同时，可保证不同长度的铸坯均可以在检测区域内被成功识别到，并且可以触发记录位标识线，以便进行铸坯长度的测量和相关数据的存储。前后区域标识线的范围要比铸坯的长度大，从而保证能够获得多个，如10个以上的测长数据。

在具体实施例中，数据记录位标识线70处于前后区域标识线之间，且接近前区域标识线60的位置，并与前区域标识线60为固定间隔，该固定间隔在系统调试时，根据图像获取模块110的采集图像的帧速决定。进一步地，数据记录位标识线70在前区域标识线60位置变化后随动，以保证数据记录位标识线70和前区域标识线60的相对位置固定，从而满足铸坯长度需求。

在具体实施例中，结合图5对铸坯长度测量过程进行概述：各铸坯辊道上的铸坯从图5所示的右侧向左侧运动，以进入对应的检测区域。在铸坯运动过程中，检测铸坯头部标识40和尾部标识30以识别铸坯头部和尾部。若同时检测到铸坯头部和尾部，即铸坯进入检测区域，则开始进行铸坯长度测量，并实时显示测量的铸坯长度数据；当检测到铸坯头部越过数据记录位标识线70时，停止铸坯长度测量，并将采集的铸坯长度数据及其他相关数据保存至存储模块，例如数据库中。

在本发明的一个实施例中，处理模块140，还用于将红外图像中铸坯目标上的像素点坐标，转换为对应于铸坯上实际位置的物理坐标。具体的说，即将红外图像中铸坯表面的像素坐标转化为对应于铸坯表面实际位置的物理坐标。

在具体实施例中，可利用坐标校准与标定结果，将像素坐标转化为相应物理坐标。具体过程概述为：所拍摄红外图像像素坐标与实际物理坐标存在透视变换。在系统运行之前，利用固定红外光源放至各流辊道的标记位置上，标记出各流0点位置，-6m位置，以及+6m位置。系统运行时通过线性差值的方法，可以将各流的像素坐标转换为物理坐标，从而计算铸坯的实际长度。

具体而言，在具体实施例中，在进行铸坯长度测量时，可采集各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，并设定检测区域，以检测铸坯目标是否在检测区域内，如果在检测区域内，则持续采集检测区域内的图像，获取各铸坯目标的像素宽度，将铸坯目标的像素宽度映射为对应铸坯的实际长度。铸坯目标在检测区域移动时，利用视觉追踪算法，持续对铸坯目标进行追踪，获取铸坯的实际长度。铸坯目标离开检测区域后，将铸坯的实际长度及相关数据进行保存。在保存数据的过程中，将图像的像素坐标转换为物理坐标，将像素坐标与物理坐标相对应，实现数据关联。

在本发明的一个实施实例中，检测区域例如为被构造为矩形区域，以更好的匹配铸坯的形状，使铸坯的识别过程更加准确、可靠，利于提高铸坯长度测量的准确性。

在本发明的一个实施例中，该连铸铸坯长度测量装置100，还包括：显示模块(图中未示出)。

显示模块，用于显示各铸坯的编号、测量时间、实际长度、所在铸坯辊道的编号、图像获取模块110及存储模块的状态信息。进一步地，显示模块例如还具有操作界面，用于接收用户的操作输入。

在具体实施例中，显示模块例如可显示但不限于以下内容：

1)流号标识：测量各流的流号标识，即各铸坯辊道的编号。

2)数据记录触发线(即数据记录位标识线)：当铸坯头部越过该数据记录位标识线后，进行铸坯长度的测量，记录采集的长度数据。

3)铸坯头部标识线：根据铸坯图像所获取的铸坯头部位置标识线。

4)长度测量实时值：按照系统设置，由图像识别获取长度的实时值，并做实时显示。

5)铸坯尾部标识线：根据铸坯图像所获取的铸坯尾部位置标识线。

6)铸坯追踪结束标识线(即前区域标识线)：铸坯头部超过该线后，停止铸坯的追踪，并存储长度测量数据及相关数据。

7)铸坯追踪起始标识线(即后区域标识线)：铸坯头部超过该线后，开始铸坯的测量追踪。

8)系统状态表示：显示数据库、摄像机连接状态，以及系统总运行时长。

9)测量数据列表：最近保存至数据库的长度数据列表。

10)清空数据列表按钮：点击改按钮可以清空界面显示数据，不会清除数据库中的数据。

作为具体的实施例，以图像获取模块110使用工业相机为例，描述本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置100的具体应用场景和使用流程，具体包括：

1)工业相机上电，在计算机上打开长度测量连铸铸坯长度测量装置100。

2)连铸铸坯长度测量装置100连接工业相机111和铸坯数据库，连接成功后，连接状态指示灯变为绿色。

3)连铸铸坯长度测量装置100无故障，连接正常，将连铸铸坯长度测量装置100的状态信号写入铸坯数据库。

4)连铸铸坯长度测量装置100自动进入工作状态，开始测量铸坯长度。

综上，本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置100，可使用高清摄像机持续采集多个铸坯的高清图像，通过目标追踪算法对多个铸坯进行追踪分隔，测量其像素宽度，并转为物理长度参数，且测量结果可以实时保存至数据库中，也可以发送至切割系统中，做参数调节之用。通过视觉图像处理的方式，对切割后的铸坯进行长度检测，从而可以实现完全自动化运行，极少人工参与操作，降低了人工误差，提高测量效率和准确性；可对生产中每一根铸坯长度进行测量，防止遗漏，覆盖率高；可以一次追踪测量多流的铸坯长度，同时对所有铸坯实现测量，即实现了多流、多目标同时追踪测量，在线实时测量，可对整个生产过程中所有铸坯长度实现无遗漏地测量，并将测量结果保存至数据库，以供后续分析使用，也可以实时发送给切割系统作为反馈，提高切割系统控制精度。

根据本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置，获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，获取铸坯目标的像素宽度，进而，根据像素宽度得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。从而，该装置易于实现，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

本发明的进一步实施例还提出了一种连铸铸坯长度测量方法。

图6是根据本发明一个实施例的连铸铸坯长度测量方法的流程图。如图6所示，该连铸铸坯长度测量方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像。具体而言，各铸坯辊道上的铸坯可能为一个，也可能为多个，即可同时获取一个或多个铸坯的红外图像，进而可实现同时对多个铸坯进行长度测量，利于提高测量效率。

步骤S2：识别红外图像中的铸坯目标。即，识别红外图像中完整的铸坯。需要说明的是，铸坯目标为一个或多个。

步骤S3：获取铸坯目标的像素宽度。具体的，可获取铸坯目标头部和铸坯目标尾部的像素坐标，进而得到铸坯目标的像素宽度。

步骤S4：根据像素宽度，得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。具体的，可将像素宽度映射为对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。

从而本发明实施例的连铸铸坯长度测量方法，通过获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，获取铸坯目标的像素宽度，进而，根据像素宽度得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。从而，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

在本发明的一个实施例中，步骤S1，即获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像的过程，具体包括：采集各流辊道上的铸坯的高清图像；对高清图像进行模糊滤波处理，并通过边缘检测得到红外图像。

具体的，可通过图像采集单元采集各流辊道上的铸坯的高清图像。在具体示例中，图像采集单元例如为高清摄像机，如工业相机。具体的，工业相机能够实时获取铸坯的高清图像，以数字像素方式进行传输。工业相机的分辨率决定了测量长度的分辨精度。如采用4000×3000分辨率的工业相机，长度测量精度不会超过铸坯总厂的1/4000。工业相机需要进行防护，以适应连铸生产环境中的高温、高热辐射的环境。

通过图像处理单元对高清图像进行模糊滤波处理，从而降低相关噪声干扰，并通过边缘检测得到红外图像。具体的，工业相机例如可将采集的铸坯的发高清图像以固定间隔传输至图像处理单元，图像处理单元对高清图像进行模糊滤波处理，从而降低相关噪声干扰，并通过边缘检测得到红外图。在具体示例中，图像处理单元具体可将高清图像转换为灰度格式，通过模糊滤波去除数字噪声，利用边缘检测获得清晰的红外图像。

在本发明的一个实施例中，步骤S2，即识别红外图像中的铸坯目标的过程，具体包括：根据红外图像中铸坯的头部标识和尾部标识识别铸坯目标。

具体的，铸坯具有头部标识和尾部标识，在红外图像中，若同时识别到一根铸坯的头部标识和尾部标识，则表示该铸坯为一根完整的铸坯，则将该红外图像中识别到的铸坯作为铸坯目标。

可以理解的是，红外图像上具有多个像素，可根据红外图像中铸坯的头部标识对应的像素坐标和尾部标识对应的像素坐标得到铸坯目标的像素宽度，进而将像素宽度映射为对应铸坯的实际长度。

在本发明的一个实施例中，步骤S3，即获取铸坯目标的像素宽度的过程，具体包括：在各铸坯辊道上设定检测区域；当铸坯目标进入其所在铸坯辊道的检测区域时，获取铸坯目标的像素宽度。进一步地，将像素宽度映射为对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。具体地，例如通过截取图像区域，通过动态阈值对图像像素进行判断，获得铸坯头部和尾部的像素坐标，从而获得铸坯目标的像素宽度，进而映射得到铸坯的实际长度。

具体而言，即每个铸坯辊道上均设定一个检测区域，用于对应检测该铸坯辊道上的铸坯；若铸坯目标进入其所在铸坯辊道上的检测区域时，则获取该铸坯目标的像素宽度，例如根据该铸坯目标头部标识对应的像素坐标和尾部标识对应的像素坐标得到其像素宽度，进而将像素宽度映射为对应铸坯的实际长度。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：在铸坯目标离开其所在铸坯辊道的检测区域时，存储铸坯辊道的编号、对应于铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于铸坯目标的铸坯的实际长度，便于后续查看和分析使用。

具体的说，在每个铸坯辊道上均对应设定一个检测区域。即，对多流(多辊道)的情况下，可以对应设置多个检测区域，由一个图像获取模块实现多个检测区域的铸坯目标检测与长度测量。当铸坯目标进入对应的检测区域时，对铸坯目标进行像素宽度测量，进而映射为对应铸坯的实际长度。当铸坯目标离开检测区域时，停止对铸坯目标进行像素宽度测量，并存储对应的铸坯辊道的编号、对应于该铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于该铸坯目标的铸坯的实际长度等相关数据，便于后续查看和分析使用。

在具体实施例中，例如通过数据库存储铸坯辊道、铸坯编号、测量时间及对应的长度测量原始值、统计值等数据。进一步地，以视频文件的形式将铸坯长度测量过程的图像采样，并将采样图像保存至硬盘中。

在本发明的一个实施例中，每个检测区域具有前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线，数据记录位标识线位于前区域标识线和后区域标识线之间，且靠近前区域标识线布置。铸坯目标位于前后区域标识线内，以便进行铸坯目标识别。铸坯目标位于数据记录位标识线和后区域标识线之间，以便进行长度测量。在测长周期内，当铸坯头部到达数据记录位标识线，开始记录铸坯目标的各像素坐标，以获取铸坯目标的像素宽度。

具体的，当铸坯目标的头部和尾部均位于前区域标识线和后区域标识线之间时，确定铸坯目标进入检测区域。即铸坯目标的头部和尾部均进入检测区域内，判定为同一根且完整的铸坯。

当铸坯目标的头部达到数据记录位标识线时，获取铸坯目标的像素宽度。即，数据记录位标识线为数据记录触发的位置，当铸坯目标的头部达到该数据记录位标识线时，开始采集铸坯目标表面各像素的坐标，进而得到铸坯目标的像素宽度。

当铸坯目标的头部达到前区域标识线时，确定铸坯目标离开检测区域。此时，铸坯目标的头部即将离开检测区域，则检测区域内只能识别到铸坯目标的尾部，无法同时识别到同一根铸坯的头部和尾部，则停止采集铸坯目标的像素宽度，并将之前采集记录的的铸坯辊道的编号、对应于该铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于该铸坯目标的铸坯的实际长度等相关数据进行存储，以供后续查看和分析使用。

换言之，即在铸坯移动线上标记有前后区域标识线和数据记录位标识线，根据铸坯的状态，系统进行铸坯识别、长度测量和数据处理过程。当铸坯在前后区域标识线内时，进行铸坯识别。当铸坯在数据记录位标识线和后区域标识线之间时，进行铸坯长度测量。当铸坯到达数据记录位标识线时，对测量数据进行数据处理和保存。在具体示例中，获得的测长数据例如为一个数据组，对该组数据加权平均后获得长度测量值，同时可给出该组数据的平均值、中间值和标准差等数据。

在具体实施例中，前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线的位置可调，使铸坯目标的长度分别小于前区域标识线和后区域标识线之间的距离，以及数据记录位标识线和后区域标识线之间的距离，可有效避免铸坯长度超出数据记录位标识线和后区域标识线之间的范围，导致铸坯目标识别失败，无法测量长度的情况，从而，提高了适用性；同时，可保证不同长度的铸坯均可以在检测区域内被成功识别到，并且可以触发记录位标识线，以便进行铸坯长度的测量和相关数据的存储。前后区域标识线的范围要比铸坯的长度大，从而保证能够获得多个，如10个以上的测长数据。

在具体实施例中，数据记录位标识线处于前后区域标识线之间，且接近前区域标识线的位置，并与前区域标识线为固定间隔，该固定间隔在系统调试时，根据图像获取模块的采集图像的帧速决定。进一步地，数据记录位标识线在前区域标识线位置变化后随动，以保证数据记录位标识线和前区域标识线的相对位置固定，从而满足铸坯长度需求。

在具体实施例中，对铸坯长度测量过程进行概述：各铸坯辊道上的铸坯从右侧向左侧运动，以进入对应的检测区域。在铸坯运动过程中，检测铸坯头部标识和尾部标识以识别铸坯头部和尾部。若同时检测到铸坯头部和尾部，即铸坯进入检测区域，则开始进行铸坯长度测量，并实时显示测量的铸坯长度数据；当检测到铸坯头部越过数据记录位标识线时，停止铸坯长度测量，并将采集的铸坯长度数据及其他相关数据保存至存储模块，例如数据库中。

在本发明的一个实施例中，步骤S4，进一步包括：将红外图像中铸坯目标上的像素点坐标，转换为对应于铸坯上实际位置的物理坐标。具体的说，即将红外图像中铸坯表面的像素坐标转化为对应于铸坯表面实际位置的物理坐标。

在具体实施例中，可利用坐标校准与标定结果，将像素坐标转化为相应物理坐标。具体过程概述为：所拍摄红外图像像素坐标与实际物理坐标存在透视变换。在系统运行之前，利用固定红外光源放至各流辊道的标记位置上，标记出各流0点位置，-6m位置，以及+6m位置。系统运行时通过线性差值的方法，可以将各流的像素坐标转换为物理坐标，从而计算铸坯的实际长度。

具体而言，在具体实施例中，在进行铸坯长度测量时，可采集各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，并设定检测区域，以检测铸坯目标是否在检测区域内，如果在检测区域内，则持续采集检测区域内的图像，获取各铸坯目标的像素宽度，将铸坯目标的像素宽度映射为对应铸坯的实际长度。铸坯目标在检测区域移动时，利用视觉追踪算法，持续对铸坯目标进行追踪，获取铸坯的实际长度。铸坯目标离开检测区域后，将铸坯的实际长度及相关数据进行保存。在保存数据的过程中，将图像的像素坐标转换为物理坐标，将像素坐标与物理坐标相对应，实现数据关联。

在本发明的一个实施实例中，检测区域例如为被构造为矩形区域，以更好的匹配铸坯的形状，使铸坯的识别过程更加准确、可靠，利于提高铸坯长度测量的准确性。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：提供显示界面以显示各铸坯的编号、测量时间、实际长度、所在铸坯辊道的编号、图像获取模块及存储模块的状态信息；以及，提供操作界面，用于接收用户的操作输入。

综上，本发明实施例的连铸铸坯长度测量方法，可使用高清摄像机持续采集多个铸坯的高清图像，通过目标追踪算法对多个铸坯进行追踪分隔，测量其像素宽度，并转为物理长度参数，且测量结果可以实时保存至数据库中，也可以发送至切割系统中，做参数调节之用。通过视觉图像处理的方式，对切割后的铸坯进行长度检测，从而可以实现完全自动化运行，极少人工参与操作，降低了人工误差，提高测量效率和准确性；可对生产中每一根铸坯长度进行测量，防止遗漏，覆盖率高；可以一次追踪测量多流的铸坯长度，同时对所有铸坯实现测量，即实现了多流、多目标同时追踪测量，在线实时测量，可对整个生产过程中所有铸坯长度实现无遗漏地测量，并将测量结果保存至数据库，以供后续分析使用，也可以实时发送给切割系统作为反馈，提高切割系统控制精度。

需要说明的是，本发明实施例的连铸铸坯长度测量方法的具体实现方式与本发明实施例的连铸铸坯长度测量装置的具体实现方式类似，具体请参见装置部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的连铸铸坯长度测量方法，获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像，识别红外图像中的铸坯目标，获取铸坯目标的像素宽度，进而，根据像素宽度得到对应于铸坯目标的铸坯的实际长度。从而，该方法易于实现，可方便地实现非接触式铸坯长度自动测量，能够准确测量铸坯长度，利于为连铸生产在线控制、铸坯质量分析及铸坯切割等多种应用场景提供准确、可靠的数据支持和指导，普适性和可靠性较高，且能够同时对多个铸坯进行长度测量，从而提高了测量效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像；

识别模块，用于识别所述红外图像中的铸坯目标；

测量模块，获取所述铸坯目标的像素宽度；

处理模块，根据所述像素宽度，得到对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度；

所述测量模块，具体用于：在各铸坯辊道上设定检测区域；当所述铸坯目标进入其所在铸坯辊道的检测区域时，获取所述铸坯目标的像素宽度；其中，所述检测区域具有前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线，所述数据记录位标识线位于所述前区域标识线和后区域标识线之间，且靠近所述前区域标识线布置；所述前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线的位置可调，使所述铸坯目标的长度分别小于所述前区域标识线和后区域标识线之间的距离，以及数据记录位标识线和后区域标识线之间的距离；

所述处理模块，用于将所述像素宽度映射为对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

2.根据权利要求1所述的连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，所述图像获取模块，包括：

图像采集单元，用于采集各流辊道上的铸坯的高清图像；

图像处理单元，用于对所述高清图像进行模糊滤波处理，并通过边缘检测得到所述红外图像。

3.根据权利要求1所述的连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，所述识别模块，具体用于：

根据所述红外图像中所述铸坯的头部标识和尾部标识识别所述铸坯目标。

4.根据权利要求3所述的连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，还包括：

存储模块，用于在所述铸坯目标离开其所在铸坯辊道的检测区域时，存储所述铸坯辊道的编号、对应于所述铸坯目标的铸坯的编号、当前测量时间和对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

5.根据权利要求4所述的连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，当所述铸坯目标的头部和尾部均位于所述前区域标识线和后区域标识线之间时，确定所述铸坯目标进入所述检测区域；

当所述铸坯目标的头部达到所述数据记录位标识线时，获取所述铸坯目标的像素宽度；

当所述铸坯目标的头部达到所述前区域标识线时，确定所述铸坯目标离开所述检测区域。

6.根据权利要求1-5任一项所述的连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，所述检测区域被构造为矩形区域。

7.根据权利要求4所述的连铸铸坯长度测量装置，其特征在于，还包括：

显示模块，用于显示各铸坯的编号、测量时间、实际长度、所在铸坯辊道的编号、所述图像获取模块及所述存储模块的状态信息。

8.一种连铸铸坯长度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取各铸坯辊道上的铸坯的红外图像；

识别所述红外图像中的铸坯目标；

获取所述铸坯目标的像素宽度，包括：在各铸坯辊道上设定检测区域；当所述铸坯目标进入其所在铸坯辊道的检测区域时，获取所述铸坯目标的像素宽度；其中，所述检测区域具有前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线，所述数据记录位标识线位于所述前区域标识线和后区域标识线之间，且靠近所述前区域标识线布置；所述前区域标识线、后区域标识线和数据记录位标识线的位置可调，使所述铸坯目标的长度分别小于所述前区域标识线和后区域标识线之间的距离，以及数据记录位标识线和后区域标识线之间的距离；

根据所述像素宽度，得到对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度，包括：将所述像素宽度映射为对应于所述铸坯目标的铸坯的实际长度。

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