CN117073538A - 一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及检测系统技术领域，公开了一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，本方法通过三维视觉算法智能地针对不同规格的耐火砖进行自动定位并选择最合适的检测点实现对耐火砖进行检测。本申请使得耐火砖的测量变得更加简单易用，不仅实现了自适应匹配不同尺寸的耐火砖检测，并能够按照指定规则例如预设的高度差、高度差值范围等自动选择测量点，从而实现全自动的耐火砖检测，极大地节约了工作量和检测效率。

Description

一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法

技术领域

本申请涉及检测系统技术领域，具体是一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法。

背景技术

耐火砖有多种形状尺寸，最常见的包括标准砖和普通砖，而这两种也有不同的规格。耐火砖对质量有着严格的要求，包括长、宽、高尺寸，还有表面的平面度需要测量，除此之外，也要检查是否缺角等缺陷，如果采用人工抽检，也会耗时耗力，并且准确度也不能保证，并且抽检还会错误不合格的产品。因此使用三维视觉能够进行尺寸测量和质量检查，但耐火砖的规格尺寸可以多达几十种甚至上百种，如果按照每种规格都需要单独设置模板，将会是巨大的工作量。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本申请公开了以下技术方案：

一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：采集三维图像，采集到的所述三维图像中的元素包括耐火砖和传输所述耐火砖的传送装置，并基于该三维图像获取所述耐火砖的点云数据和灰度数据；

步骤S2：基于所述点云数据的高度信息，利用斑点Blob工具找到满足符合预设高度信息的连通区域，并将该区域定义为所述耐火砖的所处区域和所在位置；

步骤S3：放大所述步骤S2中所述耐火砖的所处区域；

步骤S4：预设所述耐火砖的边缘和所述传送装置顶面之间的高度差值范围，并基于满足该高度差值范围的点云数据拟合所述耐火砖的四个边缘；

步骤S5：基于所述步骤S4获取的所述耐火砖的四个边缘，依次计算四个边缘中相邻边线的交叉点，精确定位到所述耐火砖的所在位置；

步骤S6：基于所述步骤S5中获取的交叉点到所述步骤S4中的边缘之间的垂直距离，并将该距离作为所述耐火砖的长度和宽度；在所述步骤S3中获取的所述耐火砖的所处区域中选取一个点，并在所述传送装置上位于所述耐火砖两侧的区域内拟合基准平面一，计算该点至该基准平面一之间的高度差，并将该高度差作为所述耐火砖的高度；

步骤S7：将所述步骤S6中获取的4个交叉点分别向所述耐火砖的内部偏移，得到点A、点B、点C和点D，在点A和点B之间均匀的插入N-2个点，在点C和点D之间均匀的插入N-2个点，在点A和点B的连线与点C和点D的连线之间均匀的插入M-2个点，使所述耐火砖表面被选取N*M个点，计算每个点到平面的高度差，最后计算最大的高度差，从而得到所述耐火砖的平面度；

步骤S8：在所述耐火砖表面进行拟合基准平面二，所述基准平面二的区域基于所述耐火砖的表面区域，基于所述基准平面二对所述步骤S2中得到的所述耐火砖的所处区域进行三维数据处理，并采用斑点Blob工具对三维数据处理后的图像进行连通区域的检测，并在得到的连通区域的体积大于预设体积值时，判断该耐火砖具有缺陷。

作为优选，在所述步骤S1中，通过基于激光三角测量原理的三维相机对所述耐火砖和所述传送装置进行全覆盖的图像采集。

作为优选，在所述步骤S4中，所述耐火砖的四个边缘依次包括从左到右、上到下、右到左、下到上寻找的由低到高变化的边缘线。

作为优选，在所述步骤S8中，所述的基于所述基准平面二对所述步骤S2中得到的所述耐火砖的所处区域进行三维数据处理具体包括：

将所述三维图像减去所述基准平面二，得到处理后图像，在所述处理后图像中，所述耐火砖的表面为零点。

作为优选，在所述步骤S8中，所述的采用斑点Blob工具对三维数据处理后的图像进行连通区域的检测具体包括：

使用斑点Blob工具检测高度小于0且高于所述传送装置顶侧高度的连通区域。

作为优选，该种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法还包括：

步骤S9：把测量数据和合格信息发送到PLC，PLC控制执行机构把不合格的产品进行剔除。

作为优选，所述不合格的产品包括：对应具有长度不合格、宽度不合格、高度不合格和存在缺陷中的一个或多个检测数据的产品。

作为优选，在所述步骤S7中，所述的插入N-2个点和所述的插入M-2个点的计算方法具体包括：

设定点A的坐标为(Xa，Ya)，点B的坐标为(Xb，Yb)，点A和点B之间插入的第n个点的坐标为：

设定点C的坐标为(Xc，Yc)，点B的坐标为(Xd，Yd)，点C和点D之间插入的第n个点的坐标为：

点A和点B的连线与点C和点D的连线之间的第m个点的坐标为：

有益效果：本申请的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，通过三维视觉算法智能地针对不同规格的耐火砖进行自动定位并选择最合适的检测点，使得耐火砖的测量变得更加简单易用，具体来说，实现了自适应匹配不同尺寸的耐火砖检测，并能够按照指定规则例如预设的高度差、高度差值范围等自动选择测量点，从而实现全自动的耐火砖检测，极大地节约了工作量和检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法的流程图；

图2为本申请实施例中三维相机的安装示意图；

图3为本申请实施例中计算平面度时选取的点的示意图。

具体实施方式

下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、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公开和简化描述，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公开的限制。在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

参考图1所示的一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：采集三维图像，采集到的所述三维图像中的元素包括耐火砖和传输所述耐火砖的传送装置，并基于该三维图像获取所述耐火砖的点云数据和灰度数据。本实施例采用基于激光三角测量原理的三维相机，该三维相机可以同时输出耐火砖的点云数据和灰度数据。安装时，如图2所示，三维相机的相机视野需要覆盖耐火砖和传送装置表面区域，并且，该三维相机可以在耐火砖随着传送装置运行过程中进行图像的采集。

步骤S2：基于所述点云数据的高度信息，利用斑点Blob工具找到满足符合预设高度信息的连通区域，并将该区域定义为所述耐火砖的所处区域和所在位置；

步骤S3：在步骤S2中已经找到耐火砖所在的区域，为了更好地找到耐火砖的四个边，本步骤S在步骤S2获取的耐火砖的所处区域的基础上，放大耐火砖的所处区域，使得该区域能够覆盖耐火砖和耐火砖周边区域，这样就可以方便地找到耐火砖的边缘。

步骤S4：可以理解的，耐火砖的边缘和传送装置的顶面会有高度差值，预设所述耐火砖的边缘和所述传送装置顶面之间的高度差值范围，并基于满足该高度差值范围的点云数据拟合所述耐火砖的四个边缘，这四个边缘为耐火砖依次从左到右、上到下、右到左、下到上寻找的由低到高变化的边缘线。

步骤S5：基于所述步骤S4获取的所述耐火砖的四个边缘，依次计算四个边缘中相邻边线的交叉点，精确定位到所述耐火砖的所在位置，这样便可以进行进一步的检测。

步骤S6：基于所述步骤S5中获取的交叉点到所述步骤S4中的边缘之间的垂直距离，并将该距离作为所述耐火砖的长度和宽度；在所述步骤S3中获取的所述耐火砖的所处区域中选取一个点，并在所述传送装置上位于所述耐火砖两侧的区域内拟合基准平面一，计算该点至该基准平面一之间的高度差，并将该高度差作为所述耐火砖的高度。例如：左上角的交叉点的坐标为(x，y)，那么向内部偏移距离为(a，b)，则计算高度的目标点为((x+a),(y+b))。在耐火砖两侧的传送装置的区域拟合基准平面，计算该目标点到基准平面的高度差即为耐火砖的高度。

步骤S7：计算平面度一般在耐火砖表面选择若干个点，并通过这些点或者点所在的区域来拟合平面，然后计算每个点到平面的高度差，最后计算最大的高度差，从而得到平面度。由于耐火砖规格尺寸有多种，预先选择点的方法不适合。为了能够自适应不同规格的耐火砖，将所述步骤S6中获取的4个交叉点分别向所述耐火砖的内部偏移，得到点A、点B、点C和点D，在点A和点B之间均匀的插入N-2个点，在点C和点D之间均匀的插入N-2个点，在点A和点B的连线与点C和点D的连线之间均匀的插入M-2个点，使所述耐火砖表面被选取N*M个点，计算每个点到平面的高度差，最后计算最大的高度差，从而得到所述耐火砖的平面度。

步骤S8：对耐火砖的缺陷检测，包括缺角、边缘破损等。在所述耐火砖表面进行拟合基准平面二，所述基准平面二的区域基于所述耐火砖的表面区域，基于所述基准平面二对所述步骤S2中得到的所述耐火砖的所处区域进行三维数据处理，将所述三维图像减去所述基准平面二，得到处理后图像，在所述处理后图像中，所述耐火砖的表面为零点，使用斑点Blob工具检测高度小于0且高于所述传送装置顶侧高度的连通区域，并在得到的连通区域的体积大于预设体积值时，判断该耐火砖具有缺陷。

步骤S9：把测量数据和合格信息发送到PLC，PLC控制执行机构把不合格的产品进行剔除，其中，所述不合格的产品包括：对应具有长度不合格、宽度不合格、高度不合格和存在缺陷中的一个或多个检测数据的产品。

在本实施例中，所述步骤S7中的插入N-2个点和所述的插入M-2个点的计算方法具体包括：

设定点A的坐标为(Xa，Ya)，点B的坐标为(Xb，Yb)，点A和点B之间插入的第n个点的坐标为：

设定点C的坐标为(Xc，Yc)，点B的坐标为(Xd，Yd)，点C和点D之间插入的第n个点的坐标为：

点A和点B的连线与点C和点D的连线之间的第m个点的坐标为：

综上所述，本申请的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，通过三维视觉算法智能地针对不同规格的耐火砖进行自动定位并选择最合适的检测点，使得耐火砖的测量变得更加简单易用，具体来说，实现了自适应匹配不同尺寸的耐火砖检测，并能够按照指定规则例如预设的高度差、高度差值范围等自动选择测量点，从而实现全自动的耐火砖检测，极大地节约了工作量和检测效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：采集三维图像，采集到的所述三维图像中的元素包括耐火砖和传输所述耐火砖的传送装置，并基于该三维图像获取所述耐火砖的点云数据和灰度数据；

步骤S2：基于所述点云数据的高度信息，利用斑点Blob工具找到满足符合预设高度信息的连通区域，并将该区域定义为所述耐火砖的所处区域和所在位置；

步骤S3：放大所述步骤S2中所述耐火砖的所处区域；

步骤S4：预设所述耐火砖的边缘和所述传送装置顶面之间的高度差值范围，并基于满足该高度差值范围的点云数据拟合所述耐火砖的四个边缘；

步骤S5：基于所述步骤S4获取的所述耐火砖的四个边缘，依次计算四个边缘中相邻边线的交叉点，精确定位到所述耐火砖的所在位置；

步骤S6：基于所述步骤S5中获取的交叉点到所述步骤S4中的边缘之间的垂直距离，并将该距离作为所述耐火砖的长度和宽度；在所述步骤S3中获取的所述耐火砖的所处区域中选取一个点，并在所述传送装置上位于所述耐火砖两侧的区域内拟合基准平面一，计算该点至该基准平面一之间的高度差，并将该高度差作为所述耐火砖的高度；

步骤S7：将所述步骤S6中获取的4个交叉点分别向所述耐火砖的内部偏移，得到点A、点B、点C和点D，在点A和点B之间均匀的插入N-2个点，在点C和点D之间均匀的插入N-2个点，在点A和点B的连线与点C和点D的连线之间均匀的插入M-2个点，使所述耐火砖表面被选取N*M个点，计算每个点到平面的高度差，最后计算最大的高度差，从而得到所述耐火砖的平面度；

步骤S8：在所述耐火砖表面进行拟合基准平面二，所述基准平面二的区域基于所述耐火砖的表面区域，基于所述基准平面二对所述步骤S2中得到的所述耐火砖的所处区域进行三维数据处理，并采用斑点Blob工具对三维数据处理后的图像进行连通区域的检测，并在得到的连通区域的体积大于预设体积值时，判断该耐火砖具有缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过基于激光三角测量原理的三维相机对所述耐火砖和所述传送装置进行全覆盖的图像采集。

3.根据权利要求1所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述耐火砖的四个边缘依次包括从左到右、上到下、右到左、下到上寻找的由低到高变化的边缘线。

4.根据权利要求1所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，在所述步骤S8中，所述的基于所述基准平面二对所述步骤S2中得到的所述耐火砖的所处区域进行三维数据处理具体包括：

将所述三维图像减去所述基准平面二，得到处理后图像，在所述处理后图像中，所述耐火砖的表面为零点。

5.根据权利要求4所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，在所述步骤S8中，所述的采用斑点Blob工具对三维数据处理后的图像进行连通区域的检测具体包括：

使用斑点Blob工具检测高度小于0且高于所述传送装置顶侧高度的连通区域。

6.根据权利要求1所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，该种基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法还包括：

步骤S9：把测量数据和合格信息发送到PLC，PLC控制执行机构把不合格的产品进行剔除。

7.根据权利要求6所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，所述不合格的产品包括：对应具有长度不合格、宽度不合格、高度不合格和存在缺陷中的一个或多个检测数据的产品。

8.根据权利要求1所述的基于三维视觉的耐火砖自适应检测方法，其特征在于，在所述步骤S7中，所述的插入N-2个点和所述的插入M-2个点的计算方法具体包括：

设定点A的坐标为(Xa，Ya)，点B的坐标为(Xb，Yb)，点A和点B之间插入的第n个点的坐标为：

设定点C的坐标为(Xc，Yc)，点B的坐标为(Xd，Yd)，点C和点D之间插入的第n个点的坐标为：

点A和点B的连线与点C和点D的连线之间的第m个点的坐标为：