CN113617842B - 飞剪高精度切黑头方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞剪高精度切黑头方法及系统,其中方法主要包括以下步骤:S1、获取加热炉出口处的坯料的长度和体积;S2、根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度;S3、应用红外CCD摄像头重复获取多个所述坯料的黑头预测长度附近的温度分布图像;S4、对所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值;S5、将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度;S6、依据所述黑头长度对所述坯料的黑头进行去除。其通过对坯料黑头长度的精确识别,实现了对黑头的高精度剪切,避免了坯料浪费,提高了成材率。
Description
技术领域
本发明涉及棒材生产轧制技术领域,特别涉及一种飞剪高精度切黑头方法及系统。
背景技术
目前,在棒线材的生产加工过程中,坯料由加热炉出来后,由于头部温降比较大,导致黑头的产生,对轧机设备有冲击、磨损,一般是通过飞剪剪切一定长度,将黑头去掉,但是目前由于不能准确测量黑头部分的长度,往往会多剪切一些(通常规定统一剪切掉20公分),浪费了坯料,降低了成材率。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种飞剪高精度切黑头方法,通过对坯料黑头长度的精确识别,实现了对黑头的高精度剪切,避免了坯料浪费,提高了成材率。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种飞剪高精度切黑头方法,其中,主要包括以下步骤:
S1、获取加热炉出口处的坯料的长度和体积;
S2、根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度;
S3、应用红外CCD摄像头重复获取多个所述坯料的黑头预测长度附近的温度分布图像;
S4、对所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值;
S5、将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度;
S6、依据所述黑头长度对所述坯料的黑头进行去除。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头方法中,步骤S1中,获取加热炉出口处的坯料的长度的具体方法为:
S1.1、通过沿坯料长度方向在坯料的侧上方设置的多台拍摄区域有交叉的相机构成的双目视觉系统,在规定时间周期内获取坯料的图像;
S1.2、对相邻相机获取的图像进行分析,并结合所述时间周期,将相邻相机获取的图像进行无缝拼接,得到所述坯料的长度。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头方法中,步骤S1中,获取加热炉出口处的坯料的体积的具体方法为:通过设置在坯料前后断头位置的工业相机获取坯料的端面图像,根据端面图像分析计算得到坯料的截面积,利用所述坯料的截面积和长度计算得到坯料的体积。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头方法中,步骤S4中,所述温度阈值根据坯料的加工现场对坯料坯头低温范围的要求,结合加工现场的工艺条件和被测量坯料工作段的环境情况来确定。
一种飞剪高精度切黑头系统,主要包括:
长度测量单元,其设置在加热炉出口辊道上;所述长度测量单元用于准确测量加热炉出口处的坯料的长度;
体积获取单元,其设置在加热炉出口处;所述体积获取单元用于获取所述坯料的体积;
红外CCD摄像头,其设置在所述加热炉出口处的上;所述红外CCD摄像头用于获取所述坯料的温度分布图像;
工控机构,其包括相互连接的显示屏和主控单元;所述主控单元分别连接于所述长度测量单元、体积获取单元和红外CCD摄像头;所述主控单元根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度,而后根据所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值,以及将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度,即分析得到所述坯料的剪切位置和长度,且在所述显示屏上进行显示;
执行单元,其根据所述主控单元得到的剪切位置和长度数据对所述坯料进行剪切。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头系统中,所述长度测量单元由不少于4台相机组成;其中至少两台相机分别对称设置于所述坯料两端的斜下方;剩余所述相机设置于所述坯料的侧方。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头系统中,所述体积获取单元由工业相机和测距仪组成,以通过目镜识别结合图像亚像素分割及图像测量获取加热炉出口处的坯料的体积。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头系统中,所述主控单元连接于所述工业相机,以将由所述工业相机获取的所述坯料的图像在所述显示屏上显示;且在所述坯料的图像上标记所述坯料的剪切位置。
优选的是,所述的飞剪高精度切黑头系统中,所述显示屏上还设置有连接于所述主控单元的人机交互界面,以在所述人机交互界面上对所述显示屏上的显示内容进行操作。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明通过坯料的长度、体积、成分密度,以及预定加热温度首先分析得到所述坯料的黑头预测长度,然后再在黑头预测长度的指导下,利用红外CCD摄像头拍摄多组黑头预测长度附近的温度分布图像,从而利用对多组温度分布图像以及预设的温度阈值达到精准分析得到坯料的黑头长度,实现了对坯料黑头长度更精确的识别,进而对黑头高精度剪切,避免了坯料浪费,提高了成材率。
通过红外CCD摄像头的应用,即采用了窄带滤波红外CCD测温技术,可以获取高精度的坯料温度分布图像,使得对于黑头长度的温度分辨率<3℃,测温精度:<1%,进一步提高了对黑头的识别精度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的飞剪高精度切黑头方法的流程图;
图2为本发明所述的飞剪高精度切黑头系统的框架结构图;
图3为本发明所述的飞剪高精度切黑头系统的长度测量单元以及体积获取单元的测量原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示,本发明提供一种飞剪高精度切黑头方法,主要包括以下步骤:
S1、获取加热炉出口处的坯料的长度和体积;
S2、根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度;
S3、应用红外CCD摄像头重复获取多个所述坯料的黑头预测长度附近的温度分布图像;
S4、对所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值;
S5、将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度;
S6、依据所述黑头长度对所述坯料的黑头进行去除。
在上述方案中,坯料黑头是用于坯料出加热炉后,由于头部温降比较大所导致的,且坯料的长度、体积、成分密度,以及在加热炉内的预定加热温度对坯料出加热炉后的温度变化均有直接的影响,然而,在经实验数据的积累和分析中发现,坯料长度、体积、成分密度以及预定加热温度和黑头的长度具有一定的比例关系,因而通过大数据的积累,能够在获得坯料的上述参数的基础上,利用大数据预测到该坯料的黑头长度,而现有技术中,对坯料黑头的去除,简单的方法一般是直接去掉设定的长度,该方法容易造成黑头去除不完全,或者去除过长,造成坯料浪费,而准确点的方法是利用红外摄像头获取坯料的影像后,根据对影像的温度分布分析,得到黑头的长度后再去除,这种方法虽然较之去除固定长度准确,但是对于影像的获取仅一次,且是整个坯料的影像,这不仅使得对影像的分析数据量较大,同时获取影像的清晰度直接影响黑头长度的分析,所以,通过坯料的长度、体积、成分密度,以及预定加热温度首先分析得到所述坯料的黑头预测长度,然后再在黑头预测长度的指导下,利用红外CCD摄像头拍摄多组黑头预测长度附近的温度分布图像,从而利用对多组温度分布图像以及预设的温度阈值达到精准分析得到坯料的黑头长度,能够实现对坯料黑头长度更精确的识别,进而对黑头高精度剪切,避免了坯料浪费,提高了成材率。
通过红外CCD摄像头的应用,即采用了窄带滤波红外CCD测温技术,可以获取高精度的坯料温度分布图像,使得对于黑头长度的温度分辨率<3℃,测温精度:<1%,进一步提高了对黑头的识别精度。
一个优选方案中,步骤S1中,获取加热炉出口处的坯料的长度的具体方法为:
S1.1、通过沿坯料长度方向在坯料的侧上方设置的多台拍摄区域有交叉的相机构成的双目视觉系统,在规定时间周期内获取坯料的图像;
S1.2、对相邻相机获取的图像进行分析,并结合所述时间周期,将相邻相机获取的图像进行无缝拼接,得到所述坯料的长度。
在上述方案中,通过在加热炉出口辊道上设置相机,能够准确的测量坯料的长度,使得长度误差控制在3mm以内,保证了测量的精度;同时,通过红外CCD摄像头和相机的配合,即通过对红外图像的处理、坯料识别定位,以及低温段测距实现了对坯料坯头温度的点、线、面的全方位测量,进而使得对坯料黑头长度的分析更加精准。
一个优选方案中,步骤S1中,获取加热炉出口处的坯料的体积的具体方法为:通过设置在坯料前后断头位置的工业相机获取坯料的端面图像,根据端面图像分析计算得到坯料的截面积,利用所述坯料的截面积和长度计算得到坯料的体积。
在上述方案中,采用工业相机通过目镜图像识别技术结合图像亚像素分割及图像测量,可以得到坯料的体积,并保证测量精度在3‰左右。
一个优选方案中,步骤S4中,所述温度阈值根据坯料的加工现场对坯料坯头低温范围的要求,结合加工现场的工艺条件和被测量坯料工作段的环境情况来确定。
在上述方案中,将温度阈值的确定依据坯料的加工现场对坯料坯头低温范围的要求,结合加工现场的工艺条件和被测量坯料工作段的环境情况,使得温度阈值的设定更加合理。
如图2所示,一种飞剪高精度切黑头系统,主要包括:
长度测量单元,其设置在加热炉出口辊道上;所述长度测量单元用于准确测量加热炉出口处的坯料的长度;
体积获取单元,其设置在加热炉出口处;所述体积获取单元用于获取所述坯料的体积;
红外CCD摄像头,其设置在所述加热炉出口处的上;所述红外CCD摄像头用于获取所述坯料的温度分布图像;
工控机构,其包括相互连接的显示屏和主控单元;所述主控单元分别连接于所述长度测量单元、体积获取单元和红外CCD摄像头;所述主控单元根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度,而后根据所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值,以及将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度,即分析得到所述坯料的剪切位置和长度,且在所述显示屏上进行显示;
执行单元,其根据所述主控单元得到的剪切位置和长度数据对所述坯料进行剪切。
在上述方案中,通过坯料的长度、体积、成分密度,以及预定加热温度首先分析得到所述坯料的黑头预测长度,然后再在黑头预测长度的指导下,利用红外CCD摄像头拍摄多组黑头预测长度附近的温度分布图像,从而利用对多组温度分布图像以及预设的温度阈值达到精准分析得到坯料的黑头长度,能够实现对坯料黑头长度更精确的识别,进而对黑头高精度剪切,避免了坯料浪费,提高了成材率。
通过红外CCD摄像头的应用,即采用了窄带滤波红外CCD测温技术,可以获取高精度的坯料温度分布图像,使得对于黑头长度的温度分辨率<3℃,测温精度:<1%,进一步提高了对黑头的识别精度。
通过显示屏以及主控单元的设置,使得黑头数据得以显示和存储,便于相关人员的管理和操作。
如图3所示,一个优选方案中,所述长度测量单元由不少于4台相机组成;所述相机沿所述坯料的长度方向相互间隔的布置在坯料的侧上方。
在上述方案中,通过在加热炉出口辊道上设置由多个相机组成的长度测量单元,使得各个相机由各个角度对坯料进行测量,进而提高坯料的长度测量的准确度,使得长度误差控制在3mm以内,保证了测量的精度;同时,通过红外CCD摄像头和相机的配合,即通过对红外图像的处理、坯料识别定位,以及低温段测距实现了对坯料坯头温度的点、线、面的全方位测量,进而使得对坯料黑头长度的分析更加精准。
一个优选方案中,所述体积获取单元包括两台分别设置于所述坯料的前后断头位置的侧上方的工业相机,以通过工业相机获取的坯料的端面图像利用目镜识别结合图像亚像素分割及图像测量获取加热炉出口处的坯料的截面积,而后结合由所述长度测量单元得到的坯料的长度计算得到坯料的体积。
在上述方案中,通过由工业相机的设置,通过目镜图像识别技术结合图像亚像素分割及图像测量,得到坯料的体积,使得测量精度更高,测量精度在3‰左右。
一个优选方案中,所述主控单元连接于所述工业相机,以将由所述工业相机获取的所述坯料的图像在所述显示屏上显示;且在所述坯料的图像上标记所述坯料的剪切位置。
在上述方案中,通过在显示品上显示坯料的图像,并将剪切位置在坯料图像上进行标记,使得对于坯料黑头剪切更加直观,方便相关人员管理和操作。
一个优选方案中,所述显示屏上还设置有连接于所述主控单元的人机交互界面,以在所述人机交互界面上对所述显示屏上的显示内容进行操作。
以上方案中,通过人机交互界面的设置,使得相关人员可以方便的进行操作,例如对某坯料的剪切数据进行查询、对某坯料的图像进行回放等。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种飞剪高精度切黑头方法,其中,主要包括以下步骤:
S1、获取加热炉出口处的坯料的长度和体积,获取加热炉出口处的坯料的体积的具体方法为:通过设置在坯料前后断头位置的工业相机获取坯料的端面图像,根据端面图像分析计算得到坯料的截面积,利用所述坯料的截面积和长度计算得到坯料的体积;
S2、根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度;
S3、应用红外CCD摄像头重复获取多个所述坯料的黑头预测长度附近的温度分布图像;
S4、对所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值;
S5、将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度;
S6、依据所述黑头长度对所述坯料的黑头进行去除。
2.如权利要求1所述的飞剪高精度切黑头方法,其中,步骤S1中,获取加热炉出口处的坯料的长度的具体方法为:
S1.1、通过沿坯料长度方向在坯料的侧上方设置的多台拍摄区域有交叉的相机构成的双目视觉系统,在规定时间周期内获取坯料的图像;
S1.2、对相邻相机获取的图像进行分析,并结合所述时间周期,将相邻相机获取的图像进行无缝拼接,得到所述坯料的长度。
3.如权利要求1所述的飞剪高精度切黑头方法,其中,步骤S4中,所述温度阈值根据坯料的加工现场对坯料坯头低温范围的要求,结合加工现场的工艺条件和被测量坯料工作段的环境情况来确定。
4.一种飞剪高精度切黑头系统根据权利要求1-3任意一项所述的飞剪高精度切黑头方法所构成,其中,主要包括:
长度测量单元,其设置在加热炉出口辊道上;所述长度测量单元用于准确测量加热炉出口处的坯料的长度;
体积获取单元,其设置在加热炉出口处;所述体积获取单元用于获取所述坯料的体积;
红外CCD摄像头,其设置在所述加热炉出口处的上;所述红外CCD摄像头用于获取所述坯料的温度分布图像;
工控机构,其包括相互连接的显示屏和主控单元;所述主控单元分别连接于所述长度测量单元、体积获取单元和红外CCD摄像头;所述主控单元根据所述坯料的长度、体积、成分密度以及预定加热温度,分析得到所述坯料两端的黑头预测长度,而后根据所述温度分布图像依据预设的温度阈值分别进行分析得到对应于各个温度分布图像的黑头长度值,以及将所述黑头长度值的平均值确定为所述坯料的黑头长度,即分析得到所述坯料的剪切位置和长度,且在所述显示屏上进行显示;
执行单元,其根据所述主控单元得到的剪切位置和长度数据对所述坯料进行剪切。
5.如权利要求4所述的飞剪高精度切黑头系统,其中,所述长度测量单元由不少于4台相机组成;所述相机沿所述坯料的长度方向相互间隔的布置在坯料的侧上方。
6.如权利要求4所述的飞剪高精度切黑头系统,其中,所述体积获取单元包括两台分别设置于所述坯料的前后断头位置的侧上方的工业相机,以通过工业相机获取的坯料的端面图像利用目镜识别结合图像亚像素分割及图像测量获取加热炉出口处的坯料的截面积,而后结合由所述长度测量单元得到的坯料的长度计算得到坯料的体积。
7.如权利要求6所述的飞剪高精度切黑头系统,其中,所述主控单元连接于所述工业相机,以将由所述工业相机获取的所述坯料的图像在所述显示屏上显示;且在所述坯料的图像上标记所述坯料的剪切位置。
8.如权利要求7所述的飞剪高精度切黑头系统,其中,所述显示屏上还设置有连接于所述主控单元的人机交互界面,以在所述人机交互界面上对所述显示屏上的显示内容进行操作。
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