CN117723547A - 一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视觉检测技术领域，具体涉及一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统、方法，包括采集层、分析层及判定层；镁碳砖的图像数据通过采集层采集，采集层同步基于镁碳砖标准规格参数构建标准镁碳砖三维模型，并同步基于镁碳砖图像数据采集视角在标准镁碳砖三维模型上捕获相同视角的标准镁碳砖图像数据，分析层同步接收采集层中采集到的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据，本发明采用采集的镁碳砖图像数据与由标准镁碳砖规格参数构建的标准镁碳砖三维模型作为数据支持，对镁碳砖进行外观检测，能够准确的判断出生产出的镁碳砖是否合格，从而以此实现对于镁碳砖的品质监测。

Description

一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统、方法

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，具体涉及一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统、方法。

背景技术

镁碳砖是以高熔点碱性氧化物氧化镁(熔点2800℃)和难以被炉渣侵润的高熔点碳素材料作为原料，添加各种非氧化物添加剂。用炭质结合剂结合而成的不烧炭复合耐火材料。

申请号为202010485252.3的发明专利中公开了一种用于空心砖的瑕疵检测系统，其特征在于，所述系统包括：传送带，所述传送带用于传送空心砖；在所述传送带的侧面设置工作台，在所述工作台上固定安装工控主机、七轴机械臂和取料机械手，所述七轴机械臂和取料机械手分别与所述工控主机连接：在所述七轴机械臂的末端固定安装瑕疵检测仪和位置传感器；所述工控主机分别与所述瑕疵检测仪和位置传感器连接：所述瑕疵检测仪用于对空心砖进行瑕疵检测；所述位置传感器用于对空心砖进行红外监测，确定空心砖在传送带上的所在位置；在所述工作台的侧壁固定安装工业显示器，所述工业显示器与所述工控主机连接，用于对检测的瑕疵信息进行显示；所述取料机械手用于将具有瑕疵的空心砖从传送带上取出；所述七轴机械臂用于分别带动瑕疵检测仪和位置传感器在传送带的上方进行移动；所述工控主机用于控制七轴机械臂运动，同时分别接收瑕疵检测仪和位置传感器传输的信息，对信息进行处理后控制取料机械手运动。

该申请在于解决：“由于生产工艺、原材料和环境等因素的影响，有些空心砖的表面容易出现裂缝、缺口等瑕疵，这些有瑕疵的空心砖质量无法达到建筑用标准，一旦进入市场则很容易引起难以估量的危害，”的问题。

然而，目前生产的镁碳砖存在的缺陷往往集中在镁碳砖的规格，镁碳砖表面缺陷出现概率较小，但镁碳砖成品出现的规格缺陷，往往无法通过肉眼观测；

为此，我们提出了一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统、方法。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统、方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，包括采集层、分析层及判定层；

镁碳砖的图像数据通过采集层采集，采集层同步基于镁碳砖标准规格参数构建标准镁碳砖三维模型，并同步基于镁碳砖图像数据采集视角在标准镁碳砖三维模型上捕获相同视角的标准镁碳砖图像数据，分析层同步接收采集层中采集到的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据，基于镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据分析镁碳砖图像数据来源镁碳砖与标准镁碳砖三维模型的一致性，判定层接收分析层中镁碳砖与标准镁碳砖三维模型的一致性分析结果，基于一致性分析结果判定镁碳砖是否合格；

所述分析层包括识别模块、比对模块及校准模块，识别模块用于识别镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的来源采集视角，基于图像数据的来源采集视角对相同采集视角的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行相互配置，比对模块用于比对各组相互配置的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性，校准模块用于接收比对模块中镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，对比对结果进行校准；

所述镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性通过下式进行求取，公式为：

式中：Sim(a，b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的综合一致性判定值；g为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中图像块集合；H_a-p、H_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的色调表现值；S_a-p、S_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的饱和度；V_a-p、V_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的亮度值；area(a∩b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b在同一比例尺下最大交集区域面积；area(a∪b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b在同一比例尺下最大并集区域面积；γ为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理特征相似度；

其中，g由镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b分割所得，分割的图像块数量越多，则上式求取精度越高，Sim(a，b)的值越大，则表示镁碳砖图像数据对应镁碳砖越接近标准镁碳砖，纹理特征相似度γ包括镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的纹理方向相似度、纹理粗糙程度相似度及纹理线性相似度。

更进一步地，所述采集层包括采集模块、构建模块及接收模块，采集模块用于采集镁碳砖的图像数据，构建模块用于接收标准镁碳砖的规格参数，基于标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型，接收模块用于接收采集模块中采集的镁碳砖图像数据及构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型，通过镁碳砖图像数据于采集模块中的采集视角参数，在构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型上获取对应采集视角参数的标准镁碳砖图像数据；

其中，采集模块由电动滑轨、机械臂及摄像头组成，机械臂携带摄像头于电动滑轨上滑动运行，摄像头用于采集镁碳砖的图像数据，机械臂用于携带摄像头做竖直方向的旋转运动，以改变摄像头采集镁碳砖图像数据时的视角角度。

更进一步地，所述电动滑轨上设置有若干组位置坐标，电动滑轨可驱动携带摄像头的机械臂于电动滑轨上移动至任意位置坐标，若干组位置坐标记作位置坐标集，所述机械臂上设置有若干组旋转角度，机械臂可驱动其上部携带的摄像头做任意旋转角度的旋转操作，若干组旋转角度记作旋转角度集，采集模块在采集镁碳砖图像数据时，在位置坐标集及旋转角度集中分别选择两组位置坐标及旋转角度，以旋转角度与位置坐标组合，构成四组采集视角，采集模块通过四组采集视角对镁碳砖图像数据进行采集。

更进一步地，所述电动滑轨呈门型部署于镁碳砖生产设备上用于输出镁碳砖的传送带上，所述采集模块中对于位置坐标及旋转角度的选择逻辑表示为：

式中：weight_i为位置坐标i或旋转角度i的权重；score_i为位置坐标i或旋转角度i的重要性表现值；n为位置坐标或旋转角度的集合；为所有位置坐标或旋转角度集合中位置坐标或旋转角度的重要性表现值的求和结果；

其中，i∈n，score_i＝m^-1×k-m×f，m为位置坐标i或旋转角度i截至当前被应用的次数；k为位置坐标i或旋转角度i相对于位置坐标或旋转角度集合中的居中率；f为位置坐标i或旋转角度i在被应用时，镁碳砖的检测合格率，通过选择逻辑对位置坐标或旋转角度集合中每一位置坐标或旋转角度进行权重计算，权重值最高的两组位置坐标及旋转角度即采集视角参数，以求取权重值最高的两组位置坐标及旋转角度构成选择模块中应用的四组采集视角，采集模块在通过采集视角采集镁碳砖图像数据后，同步将四组采集视角向接收模块反馈。

更进一步地，所述纹理特征相似度γ通过下式进行求取，公式为：

式中：为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理方向；/> 为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理粗糙程度；(λ₁/λ₂)_a、(λ₁/λ₂)_b为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理线性度；λ₁、λ₂为图像在灰度共生矩阵中的特征值，分别代表图像纹理的水平及垂直方向的对比度；θ为图像纹理方向角度；

其中，θ∈[0，360°]。

更进一步地，所述校准模块中对于镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果的校准逻辑表示为：

式中：SIM(A，B)为镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果的校准结果；δ为修正系数；

其中，修正系数δ取值服从越大，则δ的取值越大，反之，则δ的取值越小，w₁为镁碳砖图像数据与其来源的镁碳砖上表面的比例；w₂为标准镁碳砖图像数据与其来源的标准镁碳砖三维模型上表面的比例，δ∈(0,1]。

更进一步地，所述判定层包括设定模块、判定模块及评估模块，设定模块用于接收分析层中校准模块的校准结果，及设定合格判定阈值及评估阈值，判定模块用于应用合格判定阈值与校准结果比对，判定校准结果对应镁碳砖是否合格，评估模块用于应用评估阈值与校准结果比对，评估校准结果对应镁碳砖是否具备再加工条件；

其中，评估模块评估结果为镁碳砖具备再加工条件时，对镁碳砖执行切割操作，使切割后得到的镁碳砖再次被系统处理时，得到的一致性比对结果的校准结果符合合格判定阈值。

更进一步地，所述评估模块运行阶段，同步基于标准镁碳砖三维模型的对应标准规格参数及标准镁碳砖密度计算标准镁碳砖质量，并对进行一致性比对的镁碳砖进行质量称重，进行一致性比对的镁碳砖质量大于标准镁碳砖质量且评估模块评估结果为具备再加工条件时，进行一致性比对的镁碳砖执行再加工处理；

其中，对于镁碳砖的再加工处理即对镁碳砖进行切割。

更进一步地，所述识别模块通过介质电性连接有比对模块及校准模块，所述校准模块通过介质电性连接有设定模块，所述设定模块通过介质电性连接有判定模块及评估模块，所述识别模块通过介质电性连接有接收模块，所述接收模块通过介质电性连接有构建模块及采集模块。

第二方面，一种基于镁碳砖制备成品的品质监测方法，包括以下步骤：

步骤1：采集镁碳砖图像数据，获取标准镁碳砖规格参数，应用标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型；

步骤2：根据镁碳砖图像数据采集阶段应用的采集视角在标准镁碳砖三维模型上获取相同视角的标准镁碳砖图像数据；

步骤21：镁碳砖图像数据采集逻辑的设定；

步骤3：根据镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的来源视角，对镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行配置，并在配置后，对相互配置的镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据进行一致性比对；

步骤31：比对逻辑的设定阶段；

步骤4：获取镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，设定合格判定阈值，基于一致性比对结果与合格判定阈值比对，判定镁碳砖图像数据来源镁碳砖是否合格；

步骤41：一致性比对结果的校准逻辑设定阶段。

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下

有益效果：

1、本发明提供一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，该系统在运行过程中，采用采集的镁碳砖图像数据与由标准镁碳砖规格参数构建的标准镁碳砖三维模型作为数据支持，对镁碳砖进行外观检测，能够准确的判断出生产出的镁碳砖是否合格，从而以此实现对于镁碳砖的品质监测。

2、本发明中系统在对镁碳砖进行外观品质监测的过程中，对于采集的镁碳砖图像数据存在一定程度的随机性，从而以此规避了固定的外观检测逻辑，使该系统对于镁碳砖的外观品质监测逻辑呈多样化，有效提升了系统对于镁碳砖外观品质监测的稳定性、可靠性。

3、本发明中系统通过设定的运行逻辑，在对镁碳砖进行外观品质监测的同时，还能够对存在外观品质缺陷的镁碳砖做进一步评估，从而使得存在缺陷但能够通过切割而符合标准的镁碳砖被进一步捕捉，再通过切割的方式使存在缺陷的镁碳砖合格，进而以此提升镁碳砖生产的总体合格率，降低镁碳砖的综合生产成本。

4、本发明提供一种基于镁碳砖制备成品的品质监测方法，通过该方法中步骤的执行，能够进一步维护系统运行的稳定，且为系统提供必要的运行逻辑支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统的结构示意图；

图2为一种基于镁碳砖制备成品的品质监测方法的流程示意图；

图3为本发明中采集模块运行逻辑示意图；

图4为本发明中镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据一致性比对示意图；

图中的标号分别代表：1、镁碳砖生产设备；2、传送带；3、电动滑轨；4、机械臂；5、摄像头；6、镁碳砖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，如图1所示，包括采集层、分析层及判定层；

镁碳砖的图像数据通过采集层采集，采集层同步基于镁碳砖标准规格参数构建标准镁碳砖三维模型，并同步基于镁碳砖图像数据采集视角在标准镁碳砖三维模型上捕获相同视角的标准镁碳砖图像数据，分析层同步接收采集层中采集到的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据，基于镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据分析镁碳砖图像数据来源镁碳砖与标准镁碳砖三维模型的一致性，判定层接收分析层中镁碳砖与标准镁碳砖三维模型的一致性分析结果，基于一致性分析结果判定镁碳砖是否合格；

分析层包括识别模块、比对模块及校准模块，识别模块用于识别镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的来源采集视角，基于图像数据的来源采集视角对相同采集视角的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行相互配置，比对模块用于比对各组相互配置的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性，校准模块用于接收比对模块中镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，对比对结果进行校准；

镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性通过下式进行求取，公式为：

式中：Sim(a，b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的综合一致性判定值；g为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中图像块集合；H_a-p、H_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的色调表现值；S_a-p、S_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的饱和度；V_a-p、V_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的亮度值；area(a∩b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b在同一比例尺下最大交集区域面积；area(a∪b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b在同一比例尺下最大并集区域面积；γ为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理特征相似度；

其中，g由镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b分割所得，分割的图像块数量越多，则上式求取精度越高，Sim(a，b)的值越大，则表示镁碳砖图像数据对应镁碳砖越接近标准镁碳砖，纹理特征相似度γ包括镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的纹理方向相似度、纹理粗糙程度相似度及纹理线性相似度；

采集层包括采集模块、构建模块及接收模块，采集模块用于采集镁碳砖的图像数据，构建模块用于接收标准镁碳砖的规格参数，基于标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型，接收模块用于接收采集模块中采集的镁碳砖图像数据及构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型，通过镁碳砖图像数据于采集模块中的采集视角参数，在构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型上获取对应采集视角参数的标准镁碳砖图像数据；

其中，采集模块由电动滑轨、机械臂及摄像头组成，机械臂携带摄像头于电动滑轨上滑动运行，摄像头用于采集镁碳砖的图像数据，机械臂用于携带摄像头做竖直方向的旋转运动，以改变摄像头采集镁碳砖图像数据时的视角角度；

电动滑轨上设置有若干组位置坐标，电动滑轨可驱动携带摄像头的机械臂于电动滑轨上移动至任意位置坐标，若干组位置坐标记作位置坐标集，机械臂上设置有若干组旋转角度，机械臂可驱动其上部携带的摄像头做任意旋转角度的旋转操作，若干组旋转角度记作旋转角度集，采集模块在采集镁碳砖图像数据时，在位置坐标集及旋转角度集中分别选择两组位置坐标及旋转角度，以旋转角度与位置坐标组合，构成四组采集视角，采集模块通过四组采集视角对镁碳砖图像数据进行采集；

纹理特征相似度γ通过下式进行求取，公式为：

式中：为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理方向；/> 为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理粗糙程度；(λ₁/λ₂)_a、(λ₁/λ₂)_b为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理线性度；λ₁、λ₂为图像在灰度共生矩阵中的特征值，分别代表图像纹理的水平及垂直方向的对比度；θ为图像纹理方向角度；

其中，θ∈[0，360°]；

校准模块中对于镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果的校准逻辑表示为：

式中：SIM(A，B)为镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果的校准结果；δ为修正系数；

其中，修正系数δ取值服从越大，则δ的取值越大，反之，则δ的取值越小，w₁为镁碳砖图像数据与其来源的镁碳砖上表面的比例；w₂为标准镁碳砖图像数据与其来源的标准镁碳砖三维模型上表面的比例，δ∈(0,1]；

判定层包括设定模块、判定模块及评估模块，设定模块用于接收分析层中校准模块的校准结果，及设定合格判定阈值及评估阈值，判定模块用于应用合格判定阈值与校准结果比对，判定校准结果对应镁碳砖是否合格，评估模块用于应用评估阈值与校准结果比对，评估校准结果对应镁碳砖是否具备再加工条件；

其中，评估模块评估结果为镁碳砖具备再加工条件时，对镁碳砖执行切割操作，使切割后得到的镁碳砖再次被系统处理时，得到的一致性比对结果的校准结果符合合格判定阈值；

评估模块运行阶段，同步基于标准镁碳砖三维模型的对应标准规格参数及标准镁碳砖密度计算标准镁碳砖质量，并对进行一致性比对的镁碳砖进行质量称重，进行一致性比对的镁碳砖质量大于标准镁碳砖质量且评估模块评估结果为具备再加工条件时，进行一致性比对的镁碳砖执行再加工处理；

其中，对于镁碳砖的再加工处理即对镁碳砖进行切割；

识别模块通过介质电性连接有比对模块及校准模块，校准模块通过介质电性连接有设定模块，设定模块通过介质电性连接有判定模块及评估模块，识别模块通过介质电性连接有接收模块，接收模块通过介质电性连接有构建模块及采集模块；

在本实施例中，采集模块运行采集镁碳砖的图像数据，构建模块同步于接收标准镁碳砖的规格参数，基于标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型，接收模块实时于接收采集模块中采集的镁碳砖图像数据及构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型，通过镁碳砖图像数据于采集模块中的采集视角参数，在构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型上获取对应采集视角参数的标准镁碳砖图像数据，识别模块后置运行识别镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的来源采集视角，基于图像数据的来源采集视角对相同采集视角的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行相互配置，比对模块进一步比对各组相互配置的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性，再由校准模块接收比对模块中镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，对比对结果进行校准，最后通过设定模块接收分析层中校准模块的校准结果，及设定合格判定阈值及评估阈值，判定模块同步应用合格判定阈值与校准结果比对，判定校准结果对应镁碳砖是否合格，再由评估模块应用评估阈值与校准结果比对，评估校准结果对应镁碳砖是否具备再加工条件；

参见图3所示，通过图中标记的镁碳砖生产设备1、传送带2、电动滑轨3、机械臂4、摄像头5、镁碳砖6，进一步展示系统中采集层中采集模块在采集镁碳砖图像数据状态下，镁碳砖生产设备1、传送带2、电动滑轨3、机械臂4、摄像头5、镁碳砖6的相互部署位置关系。

实施例2

在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1对实施例1中一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统做进一步具体说明：

电动滑轨呈门型部署于镁碳砖生产设备上用于输出镁碳砖的传送带上，采集模块中对于位置坐标及旋转角度的选择逻辑表示为：

式中：weight_i为位置坐标i或旋转角度i的权重；score_i为位置坐标i或旋转角度i的重要性表现值；n为位置坐标或旋转角度的集合；为所有位置坐标或旋转角度集合中位置坐标或旋转角度的重要性表现值的求和结果；

其中，i∈n，score_i＝m^-1×k-m×f，m为位置坐标i或旋转角度i截至当前被应用的次数；k为位置坐标i或旋转角度i相对于位置坐标或旋转角度集合中的居中率；f为位置坐标i或旋转角度i在被应用时，镁碳砖的检测合格率，通过选择逻辑对位置坐标或旋转角度集合中每一位置坐标或旋转角度进行权重计算，权重值最高的两组位置坐标及旋转角度即采集视角参数，以求取权重值最高的两组位置坐标及旋转角度构成选择模块中应用的四组采集视角，采集模块在通过采集视角采集镁碳砖图像数据后，同步将四组采集视角向接收模块反馈。

通过上述逻辑公式计算，使得采集模块在采集镁碳砖图像数据时，采集镁碳砖图像数据的采集视角，能够连续变化，从而以此实现镁碳砖图像数据采集过程的多样性，使系统对于镁碳砖图像数据的采集逻辑更加灵活，也以此使得系统能够适用于更加复杂规格参数的镁碳砖的外观品质监测。

实施例3

在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图2对实施例1中一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统做进一步具体说明：

一种基于镁碳砖制备成品的品质监测方法，包括以下步骤：

步骤1：采集镁碳砖图像数据，获取标准镁碳砖规格参数，应用标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型；

步骤2：根据镁碳砖图像数据采集阶段应用的采集视角在标准镁碳砖三维模型上获取相同视角的标准镁碳砖图像数据；

步骤21：镁碳砖图像数据采集逻辑的设定；

步骤3：根据镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的来源视角，对镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行配置，并在配置后，对相互配置的镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据进行一致性比对；

步骤31：比对逻辑的设定阶段；

步骤4：获取镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，设定合格判定阈值，基于一致性比对结果与合格判定阈值比对，判定镁碳砖图像数据来源镁碳砖是否合格；

步骤41：一致性比对结果的校准逻辑设定阶段。

综上而言，上述实施例中系统在运行过程中，采用采集的镁碳砖图像数据与由标准镁碳砖规格参数构建的标准镁碳砖三维模型作为数据支持，对镁碳砖进行外观检测，能够准确的判断出生产出的镁碳砖是否合格，从而以此实现对于镁碳砖的品质监测；且本系统在对镁碳砖进行外观品质监测的过程中，对于采集的镁碳砖图像数据存在一定程度的随机性，从而以此规避了固定的外观检测逻辑，使该系统对于镁碳砖的外观品质监测逻辑呈多样化，有效提升了系统对于镁碳砖外观品质监测的稳定性、可靠性；同时，本系统通过设定的运行逻辑，在对镁碳砖进行外观品质监测的同时，还能够对存在外观品质缺陷的镁碳砖做进一步评估，从而使得存在缺陷但能够通过切割而符合标准的镁碳砖被进一步捕捉，再通过切割的方式使存在缺陷的镁碳砖合格，进而以此提升镁碳砖生产的总体合格率，降低镁碳砖的综合生产成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，包括采集层、分析层及判定层；

镁碳砖的图像数据通过采集层采集，采集层同步基于镁碳砖标准规格参数构建标准镁碳砖三维模型，并同步基于镁碳砖图像数据采集视角在标准镁碳砖三维模型上捕获相同视角的标准镁碳砖图像数据，分析层同步接收采集层中采集到的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据，基于镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据分析镁碳砖图像数据来源镁碳砖与标准镁碳砖三维模型的一致性，判定层接收分析层中镁碳砖与标准镁碳砖三维模型的一致性分析结果，基于一致性分析结果判定镁碳砖是否合格；

所述分析层包括识别模块、比对模块及校准模块，识别模块用于识别镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的来源采集视角，基于图像数据的来源采集视角对相同采集视角的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行相互配置，比对模块用于比对各组相互配置的镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性，校准模块用于接收比对模块中镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，对比对结果进行校准；

所述镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性通过下式进行求取，公式为：

式中：Sim(a，b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的综合一致性判定值；g为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中图像块集合；H_a-p、H_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的色调表现值；S_a-p、S_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的饱和度；V_a-p、V_b-p为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b中p处图像块的亮度值；area(a∩b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b在同一比例尺下最大交集区域面积；area(a∪b)为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b在同一比例尺下最大并集区域面积；γ为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理特征相似度；

其中，g由镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b分割所得，分割的图像块数量越多，则上式求取精度越高，Sim(a，b)的值越大，则表示镁碳砖图像数据对应镁碳砖越接近标准镁碳砖，纹理特征相似度γ包括镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的纹理方向相似度、纹理粗糙程度相似度及纹理线性相似度。

2.根据权利要求1所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述采集层包括采集模块、构建模块及接收模块，采集模块用于采集镁碳砖的图像数据，构建模块用于接收标准镁碳砖的规格参数，基于标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型，接收模块用于接收采集模块中采集的镁碳砖图像数据及构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型，通过镁碳砖图像数据于采集模块中的采集视角参数，在构建模块中构建的标准镁碳砖三维模型上获取对应采集视角参数的标准镁碳砖图像数据；

其中，采集模块由电动滑轨、机械臂及摄像头组成，机械臂携带摄像头于电动滑轨上滑动运行，摄像头用于采集镁碳砖的图像数据，机械臂用于携带摄像头做竖直方向的旋转运动，以改变摄像头采集镁碳砖图像数据时的视角角度。

3.根据权利要求2所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述电动滑轨上设置有若干组位置坐标，电动滑轨可驱动携带摄像头的机械臂于电动滑轨上移动至任意位置坐标，若干组位置坐标记作位置坐标集，所述机械臂上设置有若干组旋转角度，机械臂可驱动其上部携带的摄像头做任意旋转角度的旋转操作，若干组旋转角度记作旋转角度集，采集模块在采集镁碳砖图像数据时，在位置坐标集及旋转角度集中分别选择两组位置坐标及旋转角度，以旋转角度与位置坐标组合，构成四组采集视角，采集模块通过四组采集视角对镁碳砖图像数据进行采集。

4.根据权利要求3所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述电动滑轨呈门型部署于镁碳砖生产设备上用于输出镁碳砖的传送带上，所述采集模块中对于位置坐标及旋转角度的选择逻辑表示为：

式中：weight_i为位置坐标i或旋转角度i的权重；score_i为位置坐标i或旋转角度i的重要性表现值；n为位置坐标或旋转角度的集合；为所有位置坐标或旋转角度集合中位置坐标或旋转角度的重要性表现值的求和结果；

其中，i∈n，score_i＝m^-1×k-m×f，m为位置坐标i或旋转角度i截至当前被应用的次数；k为位置坐标i或旋转角度i相对于位置坐标或旋转角度集合中的居中率；f为位置坐标i或旋转角度i在被应用时，镁碳砖的检测合格率，通过选择逻辑对位置坐标或旋转角度集合中每一位置坐标或旋转角度进行权重计算，权重值最高的两组位置坐标及旋转角度即采集视角参数，以求取权重值最高的两组位置坐标及旋转角度构成选择模块中应用的四组采集视角，采集模块在通过采集视角采集镁碳砖图像数据后，同步将四组采集视角向接收模块反馈。

5.根据权利要求1所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述纹理特征相似度γ通过下式进行求取，公式为：

式中：为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理方向； 为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理粗糙程度；(λ₁/λ₂)_a、(λ₁/λ₂)_b为镁碳砖图像数据a与标准镁碳砖图像数据b的纹理线性度；λ₁、λ₂为图像在灰度共生矩阵中的特征值，分别代表图像纹理的水平及垂直方向的对比度；θ为图像纹理方向角度；

其中，θ∈[0，360°]。

6.根据权利要求1所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述校准模块中对于镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果的校准逻辑表示为：

式中：SIM(A，B)为镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果的校准结果；δ为修正系数；

其中，修正系数δ取值服从越大，则δ的取值越大，反之，则δ的取值越小，w₁为镁碳砖图像数据与其来源的镁碳砖上表面的比例；w₂为标准镁碳砖图像数据与其来源的标准镁碳砖三维模型上表面的比例，δ∈(0,1]。

7.根据权利要求1所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述判定层包括设定模块、判定模块及评估模块，设定模块用于接收分析层中校准模块的校准结果，及设定合格判定阈值及评估阈值，判定模块用于应用合格判定阈值与校准结果比对，判定校准结果对应镁碳砖是否合格，评估模块用于应用评估阈值与校准结果比对，评估校准结果对应镁碳砖是否具备再加工条件；

其中，评估模块评估结果为镁碳砖具备再加工条件时，对镁碳砖执行切割操作，使切割后得到的镁碳砖再次被系统处理时，得到的一致性比对结果的校准结果符合合格判定阈值。

8.根据权利要求7所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述评估模块运行阶段，同步基于标准镁碳砖三维模型的对应标准规格参数及标准镁碳砖密度计算标准镁碳砖质量，并对进行一致性比对的镁碳砖进行质量称重，进行一致性比对的镁碳砖质量大于标准镁碳砖质量且评估模块评估结果为具备再加工条件时，进行一致性比对的镁碳砖执行再加工处理；

其中，对于镁碳砖的再加工处理即对镁碳砖进行切割。

9.根据权利要求1所述的一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统，其特征在于，所述识别模块通过介质电性连接有比对模块及校准模块，所述校准模块通过介质电性连接有设定模块，所述设定模块通过介质电性连接有判定模块及评估模块，所述识别模块通过介质电性连接有接收模块，所述接收模块通过介质电性连接有构建模块及采集模块。

10.一种基于镁碳砖制备成品的品质监测方法，所述方法是对权利要求1-9中任意一项所述一种基于镁碳砖制备成品的品质监测系统的实施系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集镁碳砖图像数据，获取标准镁碳砖规格参数，应用标准镁碳砖规格参数构建标准镁碳砖三维模型；

步骤2：根据镁碳砖图像数据采集阶段应用的采集视角在标准镁碳砖三维模型上获取相同视角的标准镁碳砖图像数据；

步骤21：镁碳砖图像数据采集逻辑的设定；

步骤3：根据镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的来源视角，对镁碳砖图像数据及标准镁碳砖图像数据进行配置，并在配置后，对相互配置的镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据进行一致性比对；

步骤31：比对逻辑的设定阶段；

步骤4：获取镁碳砖图像数据与标准镁碳砖图像数据的一致性比对结果，设定合格判定阈值，基于一致性比对结果与合格判定阈值比对，判定镁碳砖图像数据来源镁碳砖是否合格；

步骤41：一致性比对结果的校准逻辑设定阶段。