CN115971260A - 一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置及方法 - Google Patents

一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置及方法 Download PDF

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白龙
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Abstract

本发明公开一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置及方法。所述的棒线材剪切料识别系统包括：呈角度倾斜设置的溜槽，所述的溜槽下部开口设置有第一收集框；所述的溜槽一侧设置有第二收集框，在所述的溜槽上对应第二收集框设置有出料口；在所述的出料口处设置有视觉识别装置；在出料口处的溜槽底板上垂直于溜槽底板设置有转动板，一驱动装置驱动所述的转动板沿溜槽底板转动以使其位于第一工作位或第二工作位；所述的视觉识别装置包括对应出料口间隔设置的前滑槽和后滑槽，在所述的前滑槽和后滑槽之间的间隙处设置有连接支架，在所述的支架上设置有摄像装置。

Description

一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置及方法
技术领域
本发明涉及一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置及方法。
背景技术
在棒线材生产过程中，一般应用测径仪对产品进行在线检测，在现有技术中测径仪主要用于轧制过程中尺寸检测和筛选异常品，并不能为自动化控制提供及时有效的数据，而且测径仪的测量准确性易受环境的影响而出现波动。棒线材在轧制过程中的高温会产生热气流，且在高速运行的同时产生振动。运行速度越高，振动频率越快，测量精度越难保证。传统的螺纹钢因为外形复杂，测径仪无法在螺纹钢高速运动状态下对其进行检测。螺纹钢一般外形尺寸检测都是抽样检查，即从生产线上取下成品，使用专用的外径测量工具进行测量。如果人工监测不及时将会造成外观质量上存在缺陷的废品。
为此，研发了利用视觉识别技术对棒线材轧制过程产生的剪切料进行识别的系统。首先通过设置于飞剪溜槽下的剪切料收集装置，对剪切料进行收集并输送到指定的检测平台。剪切料在检测平台被视觉识别后，包括剪切料的长度，外径，裂纹，槽型等，最后将处理过的数据信息传给控制系统，实现棒剪切料的高精度检测，最后通过溜槽被输送到废料框。而高温剪切料表面产生的高温辐射及附带的夹杂会对视觉识别带来干扰。
发明内容
针对上述问题，本发明涉及一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置及方法。
为达到上述目的，本发明棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，所述的棒线材剪切料识别系统包括：呈角度倾斜设置的溜槽，所述的溜槽下部开口设置有第一收集框；所述的溜槽一侧设置有第二收集框，在所述的溜槽上对应第二收集框设置有出料口；在所述的出料口处设置有视觉识别装置；
在出料口处的溜槽底板上垂直于溜槽底板设置有转动板，
一驱动装置驱动所述的转动板沿溜槽底板转动以使其位于第一工作位或第二工作位；当转动板位于第一工作位时，溜槽内的物料沿溜槽落入第一收集框，当转动板位于第二工作位时，溜槽内的物料沿溜槽和转动板落入第二收集框；
所述的视觉识别装置包括对应出料口间隔设置的前滑槽和后滑槽，在所述的前滑槽和后滑槽之间的间隙处设置有连接支架，在所述的支架上设置有摄像装置。
进一步的，在所述的出料口内设置有温度检测装置；
还包括一控制装置，所述的控制装置的输入端与温度检测装置连接；所述的控制装置的输出端与闸板驱动缸连接。
进一步的，在所述的出料口处设置有清杂装置。
进一步的，所述的清杂装置底部清杂装置和侧清杂装置；其中，
底部清杂装置包括：在转动板下方的溜槽底板上设置有导向板，所述的导向板设置在转动板位于第二工作位时的延长线上；在所述的导向板底部设置有下中空腔体，在所述的导向板上对应下中空腔体的部分设置有多个与下中空腔体连通的通气孔，所述的下中空腔体与压缩空气通过管道连接；
侧清杂装置包括在在出料口前和/或后的溜槽底板背部设置有侧中空腔体，在所述的溜槽底板上对应侧中空腔体的部分设置有多个与侧中空腔体连通的通气孔，所述的侧中空腔体与压缩空气通过管道连接。
进一步的，在溜槽的出料口内设置有摄像装置；
一控制装置，用于根据摄像装置的图像计算剪切料的长度、直径以估算剪切料的重量；
在滑槽下方设置有调节滑槽倾斜角度的受控角度调节装置；
其中，所述的控制装置根据估算的剪切料的重量输出控制信号给受控角度调节装置以调节滑槽的倾斜角度。
进一步的，所述的滑槽包括间隔设置的前滑槽和后滑槽，在所述的前滑槽和后滑槽之间的间隙处设置有连接支架；所述的视觉识别装置包括：在所述的连接支架上设置有旋转云台，在所述的旋转云台上安装有一个以上的摄像装置。
进一步的，在所述的后滑槽上设置有阻尼装置；所述的阻尼装置包括：在后滑槽尾部设置有移动云台支撑架，在移动云台支撑架和连接支架之间设置有导轨，导轨设置有移动云台；在所述的移动云台上对应滑槽设置有阻尼挡头。
进一步的，在所述的移动云台上设置有升降装置或旋转装置，所述的阻尼挡头安装在升降装置或旋转装置上。
进一步的，所述的视觉识别装置对剪切料的外形进行识别，并把剪切料的外形长度、外径、裂纹、槽型参数传给轧机控制系统，轧线控制系统在收集到剪切料数据信息后，对轧机辊缝需要的调整量进行判断，并控制坯料进料时序，在两根坯料的轧制间隙控制轧机控制系统对轧机辊缝进行无负载调整。
为达到上述目的，本发明如上述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置的剪切料识别方法，所述的方法至少包括以下步骤：
利用呈角度倾斜设置的溜槽，接收剪切料；
利用驱动装置驱动设置在溜槽底板上的转动板，以选择剪切料的下落方向；
其中，第一下落方向为溜槽下部开口所设置的第一收集框；第二下落方向为溜槽一侧设置的第二收集框；
在出料口处对沿第二下落方向下落的剪切料进行喷淋降温；
实时对降温中的剪切料进行温度检测，当剪切料温度下降到预定温度后，打开出料口处的闸门；
在所述的出料口外的视觉识别装置对剪切料进行识别。
进一步的，所述的视觉识别装置对剪切料的外形进行识别，并把剪切料的外形长度、外径、裂纹、槽型参数传给轧机控制系统，轧线控制系统在收集到剪切料数据信息后，对轧机辊缝需要的调整量进行判断，并控制坯料进料时序，在两根坯料的轧制间隙控制轧机控制系统对轧机辊缝进行无负载调整。
采用上述结构，通过设置于飞剪溜槽下的剪切料收集装置，对剪切料进行收集并输送到指定的出料口处。剪切料在出料口处被视觉识别后，包括剪切料的长度、外径、裂纹、槽型等，最后将处理过的数据信息传给控制系统，轧线控制系统在收集到剪切料数据信息后，对轧机辊缝需要的调整量进行判断，并控制坯料进料时序，在两根坯料的轧制间隙控制轧机控制系统对轧机辊缝进行无负载调整；实现棒剪切料的高精度检测。前滑槽和后滑槽之间留有间隙，连接支架设置在前滑槽和后滑槽之间，连接支架设置有旋转云台34，旋转云台34内侧设置有摄像头，旋转云台可带摄像头整体转动。方便精确测量模式下，摄像头螺旋扫描。
附图说明
图1是本发明的棒线材剪切料识别系统非工作态示意图。
图2是本发明的棒线材剪切料识别系统工作态示意图。
图3是图1的侧视示意图。
图4为视觉识别装置的结构分布示意图。
图5为视觉识别装置剖视示意图。
图6为降温装置的剖视示意图。
图7夹杂清除装置结构示意图。
图8为图7中旋转气缸的旋转臂动作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明的一实施例，本发明的棒线材剪切料识别装置设置于飞剪99下方倾斜设置的溜槽，所述的溜槽包括倒梯形的溜槽底板88，在溜槽底板上表面沿溜槽底板两侧轮廓设有两个立板1。所述的溜槽下部开口设置有第一收集框10；所述的溜槽一侧设置有第二收集框11，在所述的溜槽上对应第二收集框11设置有出料口；在出料口处的溜槽底板上垂直于溜槽底板通销轴3设置有转动板2，在所述的出料口外设置有滑槽和视觉识别装置9，滑槽7一般可选择V形滑槽，视觉识别装置9可以根据需要选择能用于视觉识别的照相机或摄像机。剪切料在出料口滑槽上被视觉识别装置9视觉识别后，可以获得剪切料的长度、外径、裂纹、槽型等，最后将处理过的数据信息传给控制系统，实现棒剪切料的高精度检测。
工作时，转动板气缸4驱动所述的转动板2沿溜槽底板转动以使其位于第一工作位或第二工作位；当转动板位于第一工作位时(即转动板旋转到溜槽右侧的立板时)，溜槽内的物料沿溜槽落入第一收集框10，当转动板位于第二工作位时(即转动板旋转到溜槽左侧的立板时)，溜槽内的物料沿溜槽和转动板进入滑槽7，通过滑槽7后落入第二收集框11。
在转动板上方的溜槽的底板上设置有多个开孔42，喷头41设置在溜槽上的开孔中,各喷头通过水管411连接,水管内通带压冷却水。
在出料口处的溜槽的底板上设置有旋转式闸门，旋转式闸门包括：闸板51，闸板上设置有闸板轴；在溜槽底板上设置有通孔，所述的闸板轴穿过通孔与曲柄52固接；一闸板驱动缸53，闸板驱动缸设置在溜槽底板背面，闸板驱动缸的自由端与曲柄的自由端铰接；闸板驱动缸驱动曲柄以驱动闸板向出料口外翻动。
剪切料喷水降温处设置有通过测温支架安装有测温装置(温度传感器)42。
剪切料沿转动板落下后，被闸门51挡住，通过喷头进行喷淋降温；测温装置42对剪切料进行温度检测；当剪切料降到指定温度，消除红钢的辐射热以后，闸门51打开；
作为上述实施例的改进，在所述的溜槽上设置有固定板，所述固定板设置在转动板位于第二工作位时的延长线上；当转动板旋转到第二工作位时，旋转板与固定板一起对剪切料形成导向。这样可以减小转动板的长度，
作为上述实施例的改进，在溜槽的出料口内的右侧立板上设置有摄像装置(图中未示出)，用于对剪切料进行拍照或摄像，以计算剪切料的长度、直径等；摄像装置可以根据实际情况设置1到2个，例如，一个摄像头可以设置在溜槽右侧立板较低的位置，以便于获得剪切料的直径，另一个摄像头可以设置在溜槽右侧立板较高的位置，以便于获得剪切料的长度。
控制装置，可以是与摄像装置的主机或服务器，用于根据摄像装置的图像计算剪切料的长度、直径，并根据该剪切料的工单得到其密度，这样控制装置可以估算剪切料的重量；
在滑槽下方设置有调节滑槽倾斜角度的受控角度调节装置；
在滑槽下方设置有受控角度调节装置8；如图所示，在所述的角度调节装置8由底部支架和设置在支架上的前后两个升降装置组成，升降装置可采用电动升降或液压升降装置。其中前升降装置主要用于设备安装过程中的角度调整(在工作一段时间后，也需要通过前长降装置进行调整以保证滑槽前端与出料口的位置对正)，后升降装置主要用于工作过程中的角度调整；通过对前后两个升降装置，可调整滑槽7的倾斜角度，以控制剪切料的下滑速度，以有利于视觉识别装置进行视觉识别。
这样，控制装置根据估算的剪切料的重量输出控制信号给受控角度调节装置以调节滑槽的倾斜角度。
作为本发明进一步的改进，V形滑槽7包括对应出料口间隔设置的前滑槽71和后滑槽72，在所述的前滑槽和后滑槽之间的间隙处设置有连接支架91，在所述的支架上设置有多个摄像装置93；相邻两个摄像装置之间可以设置光源94；为了便于对剪切料能全面的拍摄，在所述的连接支架上设置有旋转云台92，所述的摄像装置93安装在旋转云台92上。
作为本发明进一步的改进,如图3和图7所示,进一步的，所述的清杂装置底部清杂装置和侧清杂装置；其中，
底部清杂装置包括：在转动板下方的溜槽底板上设置有导向板881，所述的导向板设置在转动板位于第二工作位时的延长线上；在所述的导向板底部设置有下中空腔体882，在所述的导向板883上对应下中空腔体的部分设置有多个与下中空腔体连通的通气孔，所述的下中空腔体与压缩空气通过管道885连接；
侧清杂装置包括在在出料口前和/或后的溜槽底板背部设置有侧中空腔体，在所述的溜槽底板上对应侧中空腔体的部分设置有多个与侧中空腔体连通的通气孔，所述的侧中空腔体与压缩空气通过管道连接。
压缩空气逆向对剪切料表面进行喷吹；以清除剪切料表面的残渣，以有利于后续对剪料料的视觉识别。
剪切料喷水降温处设置有通过测温支架安装有测温装置(温度传感器)42。
剪切料沿转动板落下后，被闸门51挡住，通过喷头进行喷淋降温；测温装置42对剪切料进行温度检测；当剪切料降到指定温度，消除红钢的辐射热以后，闸门51打开；
作为上述实施例进一步的改进，在后滑槽上方还设置有阻尼装置，包括移动云台36，移动云台支撑架37，旋转气缸38，阻尼挡头39，导轨361。
后滑槽32尾部设置有移动云台支撑架37，移动云台支撑架37和连接支架91或后滑槽前端之间设置有导轨361，导轨361上设置有移动云台36。移动云台36可以在导轨361上平移。在所述的移动云台上对应滑槽安装有旋转气缸38，所述的旋转气缸的旋转臂上设置有阻尼挡头39；旋转气缸可以在移动云台上纵向移动。
所述的导轨和移动平台是配套设置的，例如，导轨361可采用两个平行设置的螺杆和导向光杆组成，所述的移动平台则为通过电机驱动螺母旋转的电滑台，螺母正向或反向旋转，以使滑台向前或向后移动；导轨361还可采用两个平行设置的齿条和导向光杆组成，所述的移动平台则相应的变为：由步进电机或伺服电机带动的与齿条相啮合的齿轮所形成的电滑台，齿轮正向或反向旋转从而带动滑台沿齿条前后移动。还可采用两个平行设置的导向光杆和电机驱动的螺杆组成，所述的移动平台则为与螺杆适配的普通滑台，滑台上对就导向光杆设置有导向孔，对应螺杆设置有螺孔，电机驱动螺杆正向或反向旋转，从而带动滑台向前或向后移动。
在移动平台下方对应后滑槽设置有升降或旋转装置；阻尼头安装在升降或旋转装置；这样可以通过控制升降或旋转装置，以使阻尼头位于后滑槽中对剪切料处于阻截状态或处于后滑槽外，对剪切料处于放行状态；旋转装置可以是旋转气缸，旋转气缸驱动所述的阻尼挡头位于滑槽上以对剪切料进行阻尼；或位于滑槽外以对剪切料进行放行。
当快速测量模式下，如图8左侧视图旋转气缸的旋转臂处于水平零位状态，旋转云台不旋转，剪切料通过溜槽时，旋转云台顶部的摄像头对剪切料进行视觉识别。
当处于精确测量模式下，如图8右侧视图旋转气缸的旋转臂旋转90度与剪切料垂直；移动云台根据剪切料的直径，纵向移动旋转气缸，让阻尼挡头处于合适位置。
当剪切料通过前滑槽后，前部触碰阻尼挡头，停止；旋转云台旋转，摄像头可变换角度对剪切料进行视觉识别；同时移动云台在导轨上向后滑槽尾部移动，剪切料前部随着阻尼挡头向后滑槽尾部移动；当视觉识别完成后，旋转气缸旋转使摆臂旋转90度回到零位，剪切料通过后滑槽尾端排出。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，所述的棒线材剪切料识别系统包括：呈角度倾斜设置的溜槽，所述的溜槽下部开口设置有第一收集框；所述的溜槽一侧设置有第二收集框，在所述的溜槽上对应第二收集框设置有出料口；在所述的出料口处设置有视觉识别装置；
在出料口处的溜槽底板上垂直于溜槽底板设置有转动板，
一驱动装置驱动所述的转动板沿溜槽底板转动以使其位于第一工作位或第二工作位；当转动板位于第一工作位时，溜槽内的物料沿溜槽落入第一收集框，当转动板位于第二工作位时，溜槽内的物料沿溜槽和转动板落入第二收集框；
在转动板上方的溜槽的底板上设置有多个开孔，在每个开孔内设置有喷头；所述的喷头与水管相连通；
在出料口处的溜槽的底板上设置有旋转式闸门，旋转式闸门包括：闸板，闸板上设置有闸板轴；在溜槽底板上设置有通孔，所述的闸板轴穿过通孔与曲柄固接；一闸板驱动缸，闸板驱动缸设置在溜槽底板背面，闸板驱动缸的自由端与曲柄的自由端铰接；闸板驱动缸驱动曲柄以驱动闸板向出料口外翻动。
2.如权利要求1所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，在所述的出料口内设置有温度检测装置；
还包括一控制装置，所述的控制装置的输入端与温度检测装置连接；所述的控制装置的输出端与闸板驱动缸连接。
3.如权利要求1所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，在所述的出料口处设置有清杂装置。
4.如权利要求3所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，所述的清杂装置底部清杂装置和侧清杂装置；其中，
底部清杂装置包括：在转动板下方的溜槽底板上设置有导向板，所述的导向板设置在转动板位于第二工作位时的延长线上；在所述的导向板底部设置有下中空腔体，在所述的导向板上对应下中空腔体的部分设置有多个与下中空腔体连通的通气孔，所述的下中空腔体与压缩空气通过管道连接；
侧清杂装置包括在在出料口前和/或后的溜槽底板背部设置有侧中空腔体，在所述的溜槽底板上对应侧中空腔体的部分设置有多个与侧中空腔体连通的通气孔，所述的侧中空腔体与压缩空气通过管道连接。
5.如权利要求1所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，在溜槽的出料口内设置有摄像装置；
一控制装置，用于根据摄像装置的图像计算剪切料的长度、直径以估算剪切料的重量；
在滑槽下方设置有调节滑槽倾斜角度的受控角度调节装置；
其中，所述的控制装置根据估算的剪切料的重量输出控制信号给受控角度调节装置以调节滑槽的倾斜角度。
6.如权利要求1所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，所述的滑槽包括间隔设置的前滑槽和后滑槽，在所述的前滑槽和后滑槽之间的间隙处设置有连接支架；所述的视觉识别装置包括：在所述的连接支架上设置有旋转云台，在所述的旋转云台上安装有一个以上的摄像装置。
7.如权利要求1所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置，其特征在于，所述的视觉识别装置对剪切料的外形进行识别，并把剪切料的外形长度、外径、裂纹、槽型参数传给轧机控制系统，轧线控制系统在收集到剪切料数据信息后，对轧机辊缝需要的调整量进行判断，并控制坯料进料时序，在两根坯料的轧制间隙控制轧机控制系统对轧机辊缝进行无负载调整。
8.一种如权利要求1所述的棒线材剪切料识别系统的视觉识别装置的剪切料识别方法，其特征在于，所述的方法至少包括以下步骤：
利用呈角度倾斜设置的溜槽，接收剪切料；
利用驱动装置驱动设置在溜槽底板上的转动板，以选择剪切料的下落方向；
其中，第一下落方向为溜槽下部开口所设置的第一收集框；第二下落方向为溜槽一侧设置的第二收集框；
在出料口处对沿第二下落方向下落的剪切料进行喷淋降温；
实时对降温中的剪切料进行温度检测，当剪切料温度下降到预定温度后，打开出料口处的闸门；
在所述的出料口外的视觉识别装置对剪切料进行识别。
9.如权利要求9所述的剪切料识别方法，其特征在于，所述的视觉识别装置对剪切料的外形进行识别，并把剪切料的外形长度、外径、裂纹、槽型参数传给轧机控制系统，轧线控制系统在收集到剪切料数据信息后，对轧机辊缝需要的调整量进行判断，并控制坯料进料时序，在两根坯料的轧制间隙控制轧机控制系统对轧机辊缝进行无负载调整。
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