CN110926378A - 一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***包括三组直线度检测装置；所述直线度检测转置包括第一环形机架，和第二环形机架；所述第一环形机架上均匀分布三个激光器，当棒材移动至分布所述激光器的第一环形机架时，三个激光器发出的激光围绕棒材圆周形成圆环，所述第二环形机架上均匀分布三个CCD摄像机；相邻两组直线度检测装置之间间隔1米，每组直线度检测装置的三个CCD摄像机同时拍摄棒材周围形成的三个圆环图像。本发明针对棒材运行过程中并不平稳，同时拍摄三组图片，在连续检测的过程中解决棒材振动带来的误差。

Description

一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***及方法
技术领域
本发明涉及棒材轧制技术领域，特别涉及一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***及方法。
背景技术
目前，国内外测量直线度的方法，主要有，1)激光准直法；2)自准直光管检测法；3)拉线法；4)坐标测量法等。前两种方法分别以激光和白光作为直线基准，根据靶标或反射镜在被测直线方向逐点移动测出直线度误差；第三种方法以拉紧的丝线(如细钢丝)作为直线基准，采用适当的手段(如电容、电感)测量出直线度误差。上述测量方法只适用于离线抽检，不能进行在线实时自动测量。如对棒材直线度在线实时自动检测，没有合适的测量手段，目前采用目测的方法测出钢管圆柱外表面若干母线的直线度，以估计出轴线在任意方向上的直线度。现有技术中对于在线实时自动检测棒材直线度所采用的目测、估计的方法，准确率较低，工人劳动强度大等诸多缺陷。
专利申请CN201910342689.9提供了一种棒材直线度检测***及检测方法，由于实际情况的复杂性，棒材运行过程中并不平稳，给棒材直线度检测带来困难，容易产生误差。因此，为了解决现有技术中在线实时对棒材直线度的检测中存在的问题，需要一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***及方法。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***，所述***包括三组直线度检测装置；
所述直线度检测转置包括第一环形机架，和第二环形机架；所述第一环形机架上均匀分布三个激光器，当棒材移动至分布所述激光器的第一环形机架时，三个激光器发出的激光围绕棒材圆周形成圆环，
所述第二环形机架上均匀分布三个CCD摄像机，用于采集围绕棒材圆周形成的圆环的图像；
相邻两组直线度检测装置之间间隔1米，每组直线度检测装置的三个CCD摄像机同时拍摄棒材周围形成的三个圆环图像，
所述检测***还包括图像处理器，用于处理三组直线度检测装置拍摄的图像，分析棒材的直线度。
在一个实施例中，三个激光器发出的激光与棒材边缘相切，在棒材外圆表面形成圆环。
在一个实施例中，所述***还包括与三个CCD摄像机连接的计算设备，用于将三个CCD摄像机采集的圆环图像进行处理，计算棒材的直线度。
在一个实施例中，所述***还包括多个V型辊道，棒材架设于多个V型辊道上，通过电机驱动V型辊道，带动棒材移动，通过第一环形机架和第二环形机架。
本发明的另一个方面在于提供一种棒材直线度检测方法，所述方法包括：
1)获取三组直线度检测装置中，每一组的三个CCD摄像机采集的圆环图像；
2)确定第一组直线度检测装置拍摄起始圆环图像，以及第二组直线度检测装置拍摄的图像，通过插值法对1米范围内，采集的每一个圆环图像的边缘点进行亚像素处理；
3)获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线；
4)判断所形成的直线的直线度，作为所要检测棒材在第一个1米范围内的直线度；
5)确定第二组直线度检测装置拍摄起始圆环图像，以及第三组直线度检测装置拍摄的图像，通过插值法对1米范围内，采集的每一个圆环图像的边缘点进行亚像素处理；
6)获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线；
7)判断所形成的直线的直线度，作为所要检测棒材在第二个1米范围内的直线度；
8)对比所要检测棒材在第一个1米范围内的直线度，与在第二个1米范围内的直线度。
在一个实施例中，图像处理还包括如下方法步骤：
对图像进行增强降噪处理，降低图像中无用或干扰的信息，突出图像中的有用信息。
在一个实施例中，图像处理还包括如下方法步骤：
对图像进行二值化处理将图像上的像素点的灰度值设置为0或255。
在一个实施例中，图像处理还包括如下方法步骤：
利用Sobel边缘检测算子进行边缘检测并提取出图像的轮廓。
在一个实施例中，图像处理还包括如下方法步骤：
利用霍夫变换从边缘检测图像中提取出圆的轮廓。
本发明提供的一种改进的基于视觉检测的棒材直线度检测***及检测方法，摒弃现有的目测、估计的方法，通过CCD相机实时拍摄棒材截面圆环，通过连续多个圆环的圆心拟合直线，检测棒材直线度，提高棒材直线度检测的准确率，释放劳动力。
本发明提供的一种改进的基于视觉检测的棒材直线度检测***及检测方法，随着电机带动辊子运动，棒材逐渐移动，三个线激光发射器打出的激光线开始缓慢扫描棒材表面的轮廓，与此同时，摄像机开始拍摄由激光器扫描的棒材的外表面，计算机同时收集三幅图像。计算机依据图像数据计算，计算出每一时刻的每米棒材挠度，由于检测过程是连续的，最后可以计算出棒材直线度即棒材的每米最大挠度，可以有效解决由于棒材运行过程中不稳定所带来的直线度误差问题。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1是本发明一种改进基于视觉检测棒材直线度检测***的布置示意图。
图2是本发明三个激光器的激光围绕棒材表面形成圆环的示意图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
下面通过具体的实施例，对本发明提供的一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***进行说明，如图1所示发明一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***的布置示意图，根据本发明的实施例，一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***，包括三组直线度检测装置，本实施例中示例性的三组直线度检测装置分别为第一直线度检测装置a、第二直线度检测装置b和第三直线度检测装置c。
相邻两组直线度检测装置之间间隔1米，第一直线度检测装置a、与第二直线度检测装置b之间间隔1米，第二直线度检测装置b与第三直线度检测装置c之间间隔1米。
每组直线度检测装置的三个CCD摄像机同时拍摄棒材周围形成的三个圆环图像，本实施例示例性的以第一直线度检测装置a为例，第二直线度检测装置b、第三直线度检测装置c分别与第一直线度检测装置a相同，将不再赘述。
检测***还包括图像处理器，用于处理三组直线度检测装置拍摄的图像，分析棒材的直线度。
第一直线度检测装置包括第一环形机架22，和第二环形机架12。第一环形机架22上均匀分布三个激光器21，当棒材3移动至分布激光器的第一环形机架22时，三个激光器21发出的激光围绕棒材圆周形成圆环。
第二环形机架12上均匀分布三个CCD摄像机20，用于采集围绕棒材圆周形成的圆环的图像。检测***还包括图像处理器(图中未示出)，用于处理CCD摄像机采集的图像，分析棒材的直线度。计算设备连接三个CCD摄像机，CCD摄像机采集的图像发送至计算设备，计算设备对图像进行处理。
根据本发明的实施例，检测***还包括多个V型辊道11，棒材3在V型辊道11上移动，穿过第一环形支架22和第二环形支架12。棒材3架设于多个V型辊道11上，通过电机驱动V型辊11道，带动棒材移动，通过第一环形机架22和第二环形机架12。
如图2所示本发明三个激光器的激光围绕棒材表面形成圆环的示意图，当棒材3移动穿过第一环形支架22时，三个激光器21发出的激光与棒材3边缘相切，在棒材3外圆表面形成圆环31。检测***还包括与三个CCD摄像机连接的计算设备，用于将三个CCD摄像机采集的圆环图像进行处理，计算棒材的直线度。
本实施例中，采用一组直线度检测装置，一组直线度检测装置的第一环形支架22和第二环形支架12架设在相邻的两个V型辊道11之间，以保证CCD摄像机能够清晰的拍摄棒材3外表面形成的圆环。
在一些较佳的实施例中，三个激光器21共发出的六束激光与棒材3外表面相切，在棒材外圆表面形成一个圆。下面对使用本发明提供一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***进行棒材直线度检测方法进行说明。根据本发明的实施例，棒材直线度检测方法，方法包括：
步骤S1、架设棒材直线度检测***。
架设第一组直线度检测装置a，在第一环形支架22上均匀布置三个激光器21，在第二环形支架12上均匀布置三个CCD摄像机20，第一环形支架22和第二环形支架位于相邻的两个V型辊道11之间。
在检测前，调整激光器21的位置，保证线激光器发出的两条激光线水平且相切于棒材2的外表面。调整CCD摄像机的角度，被测棒材3的各个检测位置移动至第一环形支架时，均在CCD摄像机的有效拍摄范围。
在一些较佳的实施例中，由于棒材移动过程存在不稳定性，检测过程中应当降低棒材3在V型辊道11上的移动速度。
以同样的方法架设第二直线度检测装置b与第三直线度检测装置c。
步骤S2、计算设备获取三个CCD摄像机采集的圆环图像。获取三组直线度检测装置中，每一组的三个CCD摄像机采集的圆环图像。
第一直线度检测装置a、第二直线度检测装置b和第三直线度检测装置c，三组直线度检测装置同时采集圆环图像。
以第一直线度检测装置a为例，随着驱动电机带动V型辊道的辊子运动，棒材3逐渐移动，经过第一环形支架时，三个激光器打出的六条激光线开始缓慢扫描棒材外表面的轮廓，与此同时，三个CCD摄像机开始拍摄由激光器扫描的棒材的外表面，并把图像数据由图像采集卡采集，传输到计算机设备上。
步骤S3、第一个1米范围内的圆环数据处理。
计算设备采集到每一时刻CCD摄像机的图像采集传回的图像数据，确定第一组直线度检测装置拍摄的起始圆环图像(第一个进入第一环形支架拍摄到的圆环图像)，以及第二组直线度检测装置拍摄的图像。
通过插值法，对第一组直线度检测装置拍摄的1米范围内的每一个圆环图像的边缘点进行亚像素处理。当第二组直线度检测装置拍摄到起始圆环图像，则认为第一组直线度检测装置拍摄完成1米范围内的图像。
获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线。
具体地，获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线。例如在一些实施例中共采集N个圆环，获得圆心O1、O2、…On，将N个圆心拟合成一条直线，判断所形成的直线的直线度，作为所要检测棒材在第一个1米范围内的直线度。
步骤S4、第二个1米范围内的圆环数据处理。
计算设备采集到每一时刻CCD摄像机的图像采集传回的图像数据，确定第二组直线度检测装置拍摄的起始圆环图像，以及第二组直线度检测装置拍摄的图像。
通过插值法，对第二组直线度检测装置拍摄的1米范围内的每一个圆环图像的边缘点进行亚像素处理。当第三组直线度检测装置拍摄到起始圆环图像，则认为第二组直线度检测装置拍摄完成1米范围内的图像。
获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线。
具体地，获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线。例如在一些实施例中共采集N个圆环，获得圆心O1、O2、…On，将N个圆心拟合成一条直线，判断所形成的直线的直线度，作为所要检测棒材在第二个1米范围内的直线度。
根据本发明的实施例，在步骤S3和步骤S4中，对图像的处理还包括：对图像进行增强降噪处理，降低图像中无用或干扰的信息，突出图像中的有用信息。图像降噪是降低图像中没有用或干扰有用信息的操作，图像增强是突出图像中有用信息的操作，为后期的图像处理作准备。
对图像进行二值化处理将图像上的像素点的灰度值设置为0或255。图像二值化就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程。有利于在对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。
利用Sobel边缘检测算子进行边缘检测并提取出图像的轮廓。对图像进行边缘检测，边缘检测的目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。
利用霍夫变换从边缘检测图像中提取出圆的轮廓。对霍夫变换霍夫变换是图像处理中从图像中识别几何形状的基本方法之一，应用很广泛，也有很多改进算法。主要用来从图像中分离出具有某种相同特征的几何形状(如，直线，圆等)。
S5判断棒材直线度。
对比所要检测棒材在第一个1米范围内的直线度，与在第二个1米范围内的直线度，从而确定棒材整体的直线度偏差，实时调整棒材的移动的平稳性。
一种改进的基于视觉检测的棒材直线度检测***及检测方法，针对实际情况的复杂性，棒材运行过程中并不平稳，给棒材直线度检测带来困难，产生误差的问题，同时拍摄三组图片，在连续检测的过程中解决棒材振动带来的误差。
本发明采用激光器装置，通过CCD摄像机和计算机***，通过视觉检测在线实时来检测棒材的直线度，准确度得到大大提高。
本发明提供的一种改进的基于视觉检测的棒材直线度检测***及检测方法，摒弃现有的目测、估计的方法，通过CCD相机实时拍摄棒材截面圆环，通过连续多个圆环的圆心拟合直线，检测棒材直线度，提高棒材直线度检测的准确率，释放劳动力。
本发明提供的一种改进的基于视觉检测的棒材直线度检测***及检测方法，随着电机带动辊子运动，棒材逐渐移动，三个线激光发射器打出的激光线开始缓慢扫描棒材表面的轮廓，与此同时，摄像机开始拍摄由激光器扫描的棒材的外表面，计算机同时收集三幅图像。计算机依据图像数据计算，计算出每一时刻的每米棒材挠度，由于检测过程是连续的，最后可以计算出棒材直线度即棒材的每米最大挠度，可以有效解决由于棒材运行过程中不稳定所带来的直线度误差问题。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种改进基于视觉检测的棒材直线度检测***，其特征在于，所述***包括三组直线度检测装置；
所述直线度检测转置包括第一环形机架，和第二环形机架；所述第一环形机架上均匀分布三个激光器，当棒材移动至分布所述激光器的第一环形机架时，三个激光器发出的激光围绕棒材圆周形成圆环，
所述第二环形机架上均匀分布三个CCD摄像机，用于采集围绕棒材圆周形成的圆环的图像；
相邻两组直线度检测装置之间间隔1米，每组直线度检测装置的三个CCD摄像机同时拍摄棒材周围形成的三个圆环图像，
所述检测***还包括图像处理器，用于处理三组直线度检测装置拍摄的图像，分析棒材的直线度。
2.根据权利要去1所述的***，其特征在于，三个激光器发出的激光与棒材边缘相切，在棒材外圆表面形成圆环。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括与三个CCD摄像机连接的计算设备，用于将三个CCD摄像机采集的圆环图像进行处理，计算棒材的直线度。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括多个V型辊道，棒材架设于多个V型辊道上，通过电机驱动V型辊道，带动棒材移动，通过第一环形机架和第二环形机架。
5.一种权利要求1至4任一权利要求所述***的棒材直线度检测方法，其特征在于，所述方法包括：
1)获取三组直线度检测装置中，每一组的三个CCD摄像机采集的圆环图像；
2)确定第一组直线度检测装置拍摄起始圆环图像，以及第二组直线度检测装置拍摄的图像，通过插值法对1米范围内，采集的每一个圆环图像的边缘点进行亚像素处理；
3)获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线；
4)判断所形成的直线的直线度，作为所要检测棒材在第一个1米范围内的直线度；
5)确定第二组直线度检测装置拍摄起始圆环图像，以及第三组直线度检测装置拍摄的图像，通过插值法对1米范围内，采集的每一个圆环图像的边缘点进行亚像素处理；
6)获取每个圆环图像的圆心坐标值，从起始圆环图像的圆心坐标值开始，依次连接每一个圆环图像的圆心坐标，形成一条直线；
7)判断所形成的直线的直线度，作为所要检测棒材在第二个1米范围内的直线度；
8)对比所要检测棒材在第一个1米范围内的直线度，与在第二个1米范围内的直线度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，图像处理还包括如下方法步骤：
对图像进行增强降噪处理，降低图像中无用或干扰的信息，突出图像中的有用信息。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，图像处理还包括如下方法步骤：
对图像进行二值化处理将图像上的像素点的灰度值设置为0或255。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，图像处理还包括如下方法步骤：
利用Sobel边缘检测算子进行边缘检测并提取出图像的轮廓。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，图像处理还包括如下方法步骤：
利用霍夫变换从边缘检测图像中提取出圆的轮廓。
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