CN114088157B - 钢水液面检测方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种钢水液面检测方法、***、设备及介质，该方法通过获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，检测分类钢渣区域和渣缝区域，在钢渣区域中确定一个钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置，在渣缝区域检测出多个第一内接圆，若第一内接圆直径大于第一预设阈值，将该第一内接圆直径作为待选直径，并选择一个待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置，控制住距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，该方法给出了一种通过机器自动实现钢水液面检测的实现方式，降低了工人作业风险，执行效率高，准确性佳。
Description
技术领域
本发明涉冶金智能化技术领域，尤其涉及一种钢水液面检测方法、***、设备及介质。
背景技术
为减少钢水的热量散失等目的，在钢水液面往往会覆盖一定厚度的钢渣，但由于冶炼工艺的影响，比如底部吹氩工艺等，可能导致漂浮在钢水液面上的钢渣被吹开，形成多个渣缝，渣缝区域的钢水直接裸露在空气中。
准确地测量钢水在容器中的高度和钢渣的厚度，对于炼钢作业工艺流程来说是非常重要的，而每炉钢水在容器中的高度及钢渣的厚度是不同的，钢渣在钢水液面的分布往往也是随机的，相关测量技术中，要么是通过人工分别对钢渣距离和液面距离进行测量，以得到钢水的高度和钢渣的厚度，但这样对工人的操作熟练度有要求，存在较大风险，执行效率不高。亟需一种智能自动化的钢水液面检测的方案。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种钢水液面检测方法、***、设备及介质，以解决上述技术问题。
本发明提供的一种钢水液面检测方法，包括：
获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，并检测分类所述待检测图像中钢渣区域和渣缝区域；
控制距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，其中，
所述钢水液面参数包括钢渣距离和液面距离中至少之一；
所述液面距离为所述距离检测装置与所述渣缝内钢水之间的距离，所述钢渣距离为所述距离检测装置与所述钢渣之间的距离；
所述第一位置的确定方式包括，获取所述钢渣区域的钢渣位置，并将一个所述钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置；
所述第二位置的确定方式包括，在所述渣缝区域检测出多个第一内接圆，获取各所述第一内接圆的第一内接圆直径，若所述第一内接圆直径大于第一预设阈值，则将所述第一内接圆直径作为待选直径，并将一个所述待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置。
可选的，所述方法还包括以下任意之一：
若各所述第一内接圆直径均小于所述第一预设阈值，获取所述钢渣距离以及各所述第一内接圆直径中的最大第一内接圆直径，并根据所述钢渣距离、第一预设阈值以及所述最大第一内接圆直径确定所述距离检测装置的第一转移距离和第一可移动距离，获取预设安全距离，若所述第一转移距离大于或等于所述预设安全距离，将所述最大第一内接圆直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为所述第二位置，控制所述距离检测装置移动到所述第二位置，并控制所述距离检测装置与所述钢渣的距离为目标距离，以确定所述液面距离，所述目标距离不小于所述预设安全距离且不大于所述第一转移距离；
若各所述第一内接圆直径均小于所述第一预设阈值，获取预设发射角，并根据所述预设发射角和预设安全距离确定最小可测渣缝距离，若所述第一内接圆直径大于或等于所述最小可测渣缝距离，将所述则将所述第一内接圆直径作为待选直径，获取所述钢渣距离以及各所述待选直径，并根据所述钢渣距离、第一预设距离和各所述待选直径确定所述距离检测装置的第二转移距离和第二可移动距离，获取预设安全距离，若所述第二转移距离大于或等于所述预设安全距离，将所述待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为所述第二位置，控制所述距离检测装置移动到所述第二位置，并控制所述距离检测装置与所述钢渣的距离为目标距离，以确定所述液面距离，所述目标距离不小于所述预设安全距离且不大于所述第二转移距离。
可选的，
所述第一可移动距离的确定方式包括，
其中，Dmove1为第一可移动距离，Db为钢渣距离，Maxd为最大第一内接圆直径，W0为第一预设阈值；
所述最小可测渣缝距离的确定方式包括，
其中，Wmin为最小可测渣缝距离，Minsafed为预设安全距离，α为预设发射角；
所述第二可移动距离的确定方式包括，
其中，Dmove2为第二可移动距离，Db为钢渣距离，Mchoosed为待选直径，W0为第一预设阈值；
所述第一预设阈值的确定方式包括，
其中，W0为第一预设阈值，Db为钢渣距离，α为预设发射角。
可选的，所述方法还包括：
若各所述第一内接圆直径均小于所述最小可测渣缝距离，通过底部吹氩调整所述渣缝的渣缝区域，直到存在至少一个所述第一内接圆直径大于所述第一预设阈值。
可选的，所述待检测图像由图像采集设备采集，所述图像采集设备和距离检测装置安装于机械手法兰盘末端，所述方法还包括以下至少之一：
若所述待检测图像中包括多个所述钢渣区域，所述第一位置的确定方式包括，获取所述距离检测装置的装置位置信息，根据所述装置位置信息和各所述钢渣位置确定钢渣装置距离，将第一目标位置正上方预设高度的位置作为所述第一位置，所述第一目标位置为各所述钢渣装置距离中最小所述钢渣装置距离所对应的所述钢渣位置，所述钢渣位置包括所述钢渣区域一个第二内接圆的第二圆心位置，所述第二内接圆的直径大于或等于所述第一预设阈值；
所述第二位置的确定方式包括，获取所述距离检测装置的装置位置信息，根据所述装置位置信息和各所述第一圆心位置确定渣缝装置距离，将第二目标位置正上方预设高度的位置作为所述第二位置，所述第二目标位置为各所述渣缝装置距离中最小所述渣缝装置距离所对应的所述第一圆心位置；
通过调整所述机械手法兰盘末端以控制所述距离检测装置移动到所述第一位置和/或第二位置。
可选的，所述待检测图像中的钢渣区域和渣缝区域的确定方式包括：
获取所述检测图像中的感兴趣区域，并根据所述感兴趣区域内的图像生成二值化图像；
对所述二值化图像进行连通域处理，得到多个黑色区域和白色区域，所述黑色区域为所述钢渣区域，所述白色区域为所述渣缝区域。
可选的，所述方法还包括以下至少之一：
根据所述钢渣距离和液面距离确定钢渣厚度；
所述待检测图像由图像采集设备采集，所述图像采集设备和距离检测装置均安装有防护装置。
本发明还提供了一种钢水液面检测***，所述***包括：
图像获取模块，用于获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，并检测分类所述待检测图像中钢渣区域和渣缝区域；
确定模块，用于控制距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，其中，
所述钢水液面参数包括钢渣距离和液面距离中至少之一；
所述液面距离为所述距离检测装置与所述渣缝内钢水之间的距离，所述钢渣距离为所述距离检测装置与所述钢渣之间的距离；
所述第一位置的确定方式包括，获取所述钢渣区域的钢渣位置，并将一个所述钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置；
所述第二位置的确定方式包括，在所述渣缝区域检测出多个第一内接圆，获取各所述第一内接圆的第一内接圆直径，若所述第一内接圆直径大于第一预设阈值，则将所述第一内接圆直径作为待选直径，并将一个所述待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置。
本发明还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器和通信总线；
所述通信总线用于将所述处理器和存储器连接；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现如上述中任一项实施例所述的方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，
所述计算机程序用于使所述计算机执行如上述任一项实施例所述的方法。
本发明的有益效果：本发明提出的一种钢水液面检测方法、***、设备及介质，该方法通过获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，检测分类出钢渣区域和渣缝区域，在钢渣区域中确定一个钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置，在渣缝区域检测出多个第一内接圆，若第一内接圆直径大于第一预设阈值，将该第一内接圆直径作为待选直径，并选择一个待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置，控制住距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，该方法给出了一种通过机器自动实现钢水液面检测的实现方式，降低了工人作业风险，执行效率高，准确性佳。
附图说明
图1是本发明实施例一中提供的钢水液面检测方法的一种流程示意图；
图2是本发明实施例一中提供的一种待检测图像的示意图；
图3-1是本发明实施例一中提供的一种距离检测装置与被测物的安装距离与测量波束发射到被测物表面的范围大小的计算关系的示意图；
图3-2是本发明实施例一种提供的一种距离检测装置下移的示意图；
图3-3是本发明实施例一种提供的一种距离检测装置下移的示意图；
图4是本发明实施例一中提供的第一位置和第二位置的示意图；
图5是本发明实施例二提供的钢水液面检测***的一种结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种钢水液面检测方法，该方法包括：
步骤S101：获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，并检测分类待检测图像中钢渣区域和渣缝区域。
其中，待检测图像可以通过图像采集设备进行获取，该图像采集设备可以是摄像机、照相机等设备。可以通过图像采集设备拍摄钢水液面，由于钢渣往往会存在缝隙，故该待检测图像中往往均会包括钢渣和渣缝。参见图2，图2为一种待检测图像的示意图。
可选的，在获取待检测图像之前，该方法还包括：
图像采集设备采集多张初始图像，通过预设渣缝检测模型对初始图像进行检测，若该初始图像中包括钢渣和渣缝，将该初始图像作为待检测图像。
其中，预设渣缝检测模型可以通过获取多张包括渣缝的样本图像形成训练集，对基础模型进行训练得到。具体的预设渣缝检测模型的训练方式可以由本领域技术人员选定。
可选的，在获取待检测图像之前，该方法还包括：
图像采集设备采集多张初始图像，将各初始图像显示在预设显示屏，获取图像选定信号，根据图像选定信号中所包括的初始图像标识选择一张初始图像作为待检测图像。
在一个实施例中，待检测图像中的钢渣区域和渣缝区域的检测分类方式包括：
获取检测图像中的感兴趣区域，并根据感兴趣区域内的图像生成二值化图像；
对二值化图像进行连通域处理，得到多个黑色区域和白色区域，黑色区域为钢渣区域，白色区域为渣缝区域。
可选的，根据感兴趣区域内的图像生成二值化图像的方式可以是：对感兴趣区域内的图像进行灰度直方图统计分析，采用动态阈值或者自适应百分比阈值等方式进行二值化运算，得到二值化图像。
可选的，对二值化图像进行连通域处理的方式可以采用本领域技术人员所知晓的方式实现，在此不做限定。在完成连通域处理后，二值化图像转化为包括多个黑色区域和多个白色区域的图像。由于渣缝中的钢水裸露于空气中，因此亮度较高，在图像中表现为白色的区域。由于构成钢渣的物质本身不发光，且其透光性不佳，故钢渣所在的区域在图像汇总表现为黑色的区域。故黑色区域为钢渣区域，白色区域为渣缝区域。
通过上述方式可以将待检测图像中钢渣所在的区域、渣缝所在的区域也即钢水液面的区域加以确定，以便后续有针对性的进行距离检测。
步骤S102：控制距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测。
其中，钢水液面参数包括液面距离和钢渣距离中至少之一，液面距离为距离检测装置与渣缝内钢水之间的距离，钢渣距离为距离检测装置与钢渣之间的距离。
通过控制距离检测装置移动到第一位置进行检测，可以得到钢渣距离；控制距离检测装置移动到第二位置进行检测，得到液面距离。
由于距离检测装置位于钢水上方，故本领域技术人员可以通过多种方式确定距离检测装置的装置位置，且本领域技术人员也可以得到容纳钢水的容器的底部位置，基于该装置位置、钢渣距离、液面距离和底部位置，本领域技术人员就可以得到钢渣厚度、钢水的液面高度。
在一个实施例中，该方法还包括以下至少之一：
根据钢渣距离和液面距离确定钢渣厚度；
待检测图像由图像采集设备采集，图像采集设备和距离检测装置均安装有防护装置。
上述防护装置用于避免钢水热辐射直接损坏设备。
可选的，可以将图像采集设备和距离检测装置组成传感器模块，将该传感器模块安装于六轴机械手法兰盘末端，通过调整六轴机械手法兰盘来实现控制距离检测装置移动到第一位置和/或第二位置。
可选的，图像采集设备为摄像头等，距离检测装置为雷达物位计等。
在一个实施例中，一种示例性的控制距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置的方式可以是：
通过棋盘格等方式标定图像采集设备的图像坐标系与机器人所在的机器人坐标系之间的第一相对位置关系；
标定距离检测装置的装置坐标系与机器人坐标系之间的第二相对位置关系；
根据第一相对位置关系和第二相对位置关系得到距离坐标系与图像坐标系之间的第三相对位置关系，这样可以实现将基于图像坐标系所确定的第一位置和第二位置转化为装置坐标系，进而通过机器人的机械手将距离检测装置移动到第一位置和/或第二位置。
在一个实施例中，距离检测装置包括雷达物位计，如果使用雷达物位计进行检测时，雷达有部分波束发射到钢渣上，有部分波束发射到白色区域内的钢水上，将造成数据不稳定或者不准确，故需要保证距离检测装置的检测位置(第一位置和第二位置)周围一定距离均钢渣区域或均为渣缝区域。
在一个实施例中，第一位置的确定方式包括：
获取钢渣区域的钢渣位置，并将一个钢渣位置在距离检测装置作业面上投影点作为第一位置。
在一个实施例中，第一位置的确定方式包括：
获取钢渣区域的钢渣位置，并将一个钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置。
其中，钢渣位置为各个钢渣区域内部的一个或多个位置。可选的，钢渣位置可以通过在各钢渣区域中检测多个内接圆(第二内接圆)，该第二内接圆的直接大于或等于第一预设阈值，将各个第二内接圆的圆心作为钢渣位置。可选的，可以通过在每一个钢渣区域检测得到一个直径最大的内接圆作为第二内接圆，若该第二内接圆的第二内接圆直径大于或等于第一预设阈值，将各第二内接圆圆心作为钢渣位置。
在一个实施例中，若待检测图像中包括多个钢渣区域，第一位置的确定方式包括：
获取距离检测装置的装置位置信息，根据装置位置信息和各钢渣位置确定钢渣装置距离，将第一目标位置正上方预设高度的位置作为第一位置，其中，第一目标位置为各钢渣装置距离中最小钢渣装置距离所对应的钢渣位置，钢渣位置包括钢渣区域一个第二内接圆的第二圆心位置，第二内接圆的直径大于或等于第一预设阈值。
其中，预设高度可以是距离检测装置钢渣距离(也即，在移动距离检测装置到第一位置时，可以是保持其高度不变，平移到第一位置)。预设高度也可以是一个高度范围，在移动距离检测装置到第一位置时，可以是保持其高度为某一高度范围，移动到第一位置。
由于钢渣区域往往不是对称区域，且钢渣区域的面积往往较大，当存在多个钢渣区域时，每一个钢渣区域都可能存在很多个第二内接圆，故为了减少计算资源的占用，节约算力，在确定钢渣位置前，可以预先获取当前距离检测装置的装置位置信息，以位于该距离检测装置一定预设范围内的钢渣区域作为优选钢渣区域，在优选钢渣区域中检测出多个第二内接圆，各第二内接圆可以是相切或存在一定范围的重叠，进而将其中一个第二内接圆的第二圆心位置(距离距离检测装置最近的一个第二圆心，若存在多个第二圆心距离相等，则按照本领域技术人员所设定的规则选择一个)在距离检测装置作业面上的投影点作为第一位置。
在一个实施例中，为减少运算资源的占用，第一内接圆和第二内接圆在检测过程中，也可以是仅以第一预设阈值作为直径进行检测，或以大于第一预设阈值的某个值作为直径进行检测，又或者直接检测每一个钢渣区域、渣缝区域内的最大直径的内接圆等。
需要说明的是，上述在判定第二内接圆直径是否满足要求的过程中也可以选用与第一预设阈值不同的第二预设阈值，该第二预设阈值需大于第一预设阈值。
可选的，预设范围可以是以距离检测装置所在位置为圆心，以第一预设阈值的预设倍数为直径，所形成的圆形区域。预设倍数大于1。该圆形区域仍然位于待检测图像的图像区域内。
在另一个实施例中，若存在多个钢渣区域，第一位置的确定方式包括：
分别获取各钢渣区域的第一宽度，若第一宽度大于第一预设阈值，沿第一宽度的垂直方向获取该钢渣区域的第二宽度，若第二宽度也大于第一预设阈值，以第二宽度和第一宽度所在线段的交点为圆心，以第一预设阈值(或大于第一预设阈值的长度)为半径绘制圆形，若该圆形所在区域位于同一个钢渣区域，则将该圆心作为钢渣位置；
获取与距离检测装置最近的钢渣位置作为第一位置。
可选的，在确定第一宽度时，可以先选取距离检测装置周围预设范围的钢渣区域进行，若各钢渣区域不满足要求，在扩大到其他钢渣区域。
在一个实施例中，第二位置的确定方式包括：
在渣缝区域检测出多个第一内接圆，获取各第一内接圆的第一内接圆直径，若第一内接圆直径大于第一预设阈值，则将第一内接圆直径作为待选直径，并将一个待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置。
其中，本实施例中的正上方为重力方向的反方向。预设高度如上述所述，可以是直接保持距离检测装置的高度不变，也可以是保持距离检测装置的高度位于一定高度范围，具体可以由本领域技术人员根据需要选择。
在一个实施例中，第二位置的确定方式包括：
获取距离检测装置的装置位置信息；
根据装置位置信息和各第一圆心位置确定渣缝装置距离；
将第二目标位置正上方预设高度的位置作为第二位置，第二目标位置为各渣缝装置距离中最小渣缝装置距离所对应的第一圆心位置。
由于每个白色区域(渣缝区域)都是封闭的多边形不规则区域，因此，每个白色区域都有很多个第一内接圆，对所述的每个白色区域检测区域直径最大的第一内接圆，这样可以有效的减少内接圆的数量，节约算力。当第一内接圆直径大于第一预设阈值时，判断为雷达波束可以穿透该区域到达钢水表面，从而测量出到钢水的距离，则将该第一内接圆直接作为待选直径，若只有一个第一内接圆直径为待选直径，则直接将该第一内接圆直径所在的第一内接圆的第一圆心作为第二位置。
当有多个白色区域的最大内接圆直径大于第一预设阈值时，计算满足条件的第一内接圆圆心到距离检测装置所在位置的欧式距离，选取欧式距离最小的内接圆所在的第一内接圆的第一圆心作为第二位置，将该第二位置根据图像坐标系与机器人坐标系的第一相对关系转换为机器人坐标系下的坐标，通过机械手将距离检测装置运动到第二位置，机械手带动距离检测装置运动到该位置处的目的是测量钢水的液面距离。
第一预设阈值可以是本领域技术人员所设置的值。
参见图3-1，图3-1为一种距离检测装置与被测物的安装距离与测量波束发射到被测物表面的范围大小的计算关系示意图，第一预设阈值也可以是基于当前距离检测装置所在的位置，以及距离检测装置所发射的波束的预设发射角来确定的该距离检测装置所发射的波束位于钢渣平面上的波束面的直径值，将该直径值作为第一预设阈值。
可选的，一种第一预设阈值的确定方式包括：
其中，W0为第一预设阈值，Db为钢渣距离，α为预设发射角。
在一个实施例中，该方法还包括：
若各第一内接圆直径均小于第一预设阈值，获取钢渣距离以及各第一内接圆直径中的最大第一内接圆直径，并根据钢渣距离、第一预设阈值以及最大第一内接圆直径确定距离检测装置的第一转移距离和第一可移动距离，获取预设安全距离，若第一转移距离大于或等于预设安全距离，将最大第一内接圆直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置，控制距离检测装置移动到第二位置，并控制距离检测装置与钢渣的距离为目标距离，以确定液面距离，目标距离不小于预设安全距离且不大于第一转移距离。
继续参见图3-1，可能各渣缝的第一内接圆直径均小于第一预设阈值，也即，在当下状态下，如果直接采用距离检测装置进行距离检测，将可能存在一部分波束发射到钢渣上，有部分波束发射到白色区域内的钢水上，造成数据不稳定或者不准确，故可以尝试将距离检测装置向下移动，以尽可能适应当前渣缝宽度。但考虑到钢水热辐射对距离检测装置及其他传感器的影响，需要预先设置距离检测装置与钢渣的最小安全距离作为预设安全距离Minsafed，故需要限定第一转移距离大于或等于预设安全距离，目标距离不小于预设安全距离，以保证距离检测装置等设备的正常运行。
在一个实施例中，参见图3-2，第一可移动距离的确定方式包括：
其中，Dmove1为第一可移动距离，Db为钢渣距离，Maxd为最大第一内接圆直径，W0为第一预设阈值。
在一个实施例中，若第一转移距离小于预设安全距离，则通过底部吹氩等方式调整渣缝区域，直到至少一个渣缝区域的第一内接圆的第一内接圆直径大于第一预设阈值。
可以通过控制距离检测装置向下移动不超过第一可移动距离的高度，以实现距离准确检测。
在一个实施例中，继续参见图3-2，第一转移距离的确定方式包括：
其中，DZ1为第一转移距离，Db为钢渣距离，Maxd为最大第一内接圆直径，W0为第一预设阈值。
可以通过控制距离检测装置向下移动，且移动到的最终位置低于或等于第一转移距离，即可实现距离的检测。
在另一个实施例中，有时，各渣缝距离均很小，可能通过一系列运算才发现各第一转移距离均小于预设安全距离，此时又需要再进行底部吹氩操作等方式，较为浪费算力资源，为解决上述问题，可以先确定最小可测渣缝距离，若各个最大渣缝宽度或者各第一内接圆直接均小于最小可测渣缝距离，则不再计算，直接执行底部吹氩等操作，拓宽渣缝区域。一种可行的方式如下：
若各第一内接圆直径均小于第一预设阈值，获取预设发射角，并根据预设发射角和预设安全距离确定最小可测渣缝距离，若第一内接圆直径大于或等于最小可测渣缝距离，将则将第一内接圆直径作为待选直径，获取钢渣距离以及各待选直径，并根据钢渣距离、第一预设距离和各待选直径确定距离检测装置的第二转移距离和第二可移动距离，获取预设安全距离，若第二转移距离大于或等于预设安全距离，将待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置，控制距离检测装置移动到第二位置，并控制距离检测装置与钢渣的距离为目标距离，以确定液面距离，目标距离不小于预设安全距离且不大于第二转移距离。
在一个实施例中，最小可测渣缝距离的确定方式包括，
其中，Wmin为最小可测渣缝距离，Minsafed为预设安全距离，α为预设发射角。
在一个实施例中，参见图3-3，第二可移动距离的确定方式包括，
其中，Dmove2为第二可移动距离，Db为钢渣距离，Mchoosed为待选直径，W0为第一预设阈值。
在一个实施例中，继续参见图3-3，第二转移距离的确定方式包括：
其中，DZ2为第二转移距离，Db为钢渣距离，Mchoosed为待选直径，W0为第一预设阈值。
在一个实施例中，该方法还包括：
若各第一内接圆直径均小于最小可测渣缝距离，通过底部吹氩等方式调整渣缝的渣缝区域，直到存在至少一个第一内接圆直径大于第一预设阈值。
应当知晓的是，本领域技术人员还可以通过其他所知晓的方式以实现渣缝区域的增大。
距离检测装置作业面可以是距离检测装置平移时的所处平面，也可以是距离检测装置所装配在机械手的机械手移动面，还可以是本领域技术人所设定的工作面或者工作空间。
第一位置可以是钢渣位置在距离检测装置作业面上的投影点，第二位置也可以是第一圆心位置在距离检测装置作业面上的投影点。第一位置和第二位置均位于液面上方，且，第一位置和第二位置可以在距离检测装置的可移动水平面上。
第一圆心位置在距离检测装置作业面上投影点、钢渣位置信息在距离检测装置作业面上投影点可以是正投影或本领域技术人员所设定的其他投影方式。上述两种投影点也可以通过相对位置关系变换(矩阵变换)等方式实现第一位置和第二位置的确定。
距离检测装置可以包括一个距离检测设备，也可以包括两个多个距离检测设备，当包括多个距离检测设备时，各距离检测设备可以相同，也可以不同，例如通过距离检测设备A进行液面距离的检测，通过距离检测设备B进行钢渣距离的检测。
在一个实施例中，可以分别确定多个第一位置和/或第二位置(拍摄同一容器中钢水液面其他位置的待检测图像，或者在当前待检测图像中选取其他第一位置、第二位置)，分别得到多个钢渣距离和/或多个液面距离，取各钢渣距离的平均值作为最终的钢渣距离，取各渣缝距离的平均值作为最终的渣缝距离，以进一步提升本实施例提供的方法的输出结果的准确性。
上述实施例提供的钢水液面检测方法，通过获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，检测分类得到钢渣区域和渣缝区域，在钢渣区域中确定一个钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置，在渣缝区域检测出多个第一内接圆，若第一内接圆直径大于第一预设阈值，将该第一内接圆直径作为待选直径，并选择一个待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置，控制住距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，该方法给出了一种通过机器自动实现钢水液面检测的实现方式，降低了工人作业风险，执行效率高，准确性佳。
下面以距离检测装置为雷达物位计，待检测图像是由摄像头所采集的为例，对上述方法进行示例性说明。
将摄像头、雷达物位计组成的传感器模块安装于六轴机械手法兰盘末端，该传感器模块安装有防护装置，以避免钢水热辐射直接损坏传感器模块。
摄像头用于获取包括钢渣和渣缝的钢水液面表面的待检测图像，对该待检测图像进行检测分类，区分出钢渣和渣缝的位置，得到钢渣区域和渣缝区域。
摄像头应预先通过棋盘格标定板标定图像坐标系与机器人坐标系之间的第一相对关系。
雷达物位计可以选择雷达发射角较小的类型，雷达发射角一定时，雷达距离被测物越远，雷达到达被测物表面时波束范围越大，当雷达的到达渣缝区域的波束范围小于渣缝区域的宽度时，表明雷达波束可以完全直接穿过渣缝，直接到达钢水表面，测量出雷达距离钢水的液面距离。
分别标定摄像头工具坐标系(图像坐标系)、雷达物位计工具坐标系(装置坐标系)，摄像头工具坐标系和雷达物位计工具坐标系是为了在检测到钢渣区域和渣缝区域后，精确地引导机械手末端的雷达物位计计运动到钢渣区域和渣缝区域正上方的位置。具体的，在确定了第一位置和第二位置后，引导机械手末端的雷达物位计计运动到第一位置和第二位置，以实现钢渣距离和液面距离的检测。
参见图4，将机械手运动到钢水液面的上方时的作为位置1，发送检测命令后，摄像头采集钢水液面图像(待检测图像)后进行检测分类。
通过设置待检测图像中的感兴趣区域，并对感兴趣区域内的图像进行灰度直方图统计分析，采用动态阈值或者自适应百分比阈值的方式进行二值化运算，得到二值化图像。
对二值化图像进行连通域分析，可得到多个黑色区域和白色区域，黑色的区域为钢渣区域，得到白色的区域为渣缝区域，由于渣缝中的钢水裸露于空气中，因此亮度较高，在图像中表现为白色的区域，后续所述的黑色区域代表钢渣的区域，白色区域代表渣缝内的钢水区域。
计算机械手运动的第二个目标位置(第一位置)，并检测钢渣距离：
对所述的多个黑色区域分别计算钢渣位置，并根据图像坐标系与机器人坐标系的第一相对关系，将每个黑色区域的钢渣位置坐标转换到机器人坐标系下，并计算与当前机械手所在的位置1的欧式距离最短的钢渣位置作为机械手将要运动的第二个目标位置(第一位置)，并标记为位置2，机械手运动到该位置处后，通过雷达测量到黑色区域的距离，将该距离记为钢渣距离Db。若钢渣区域为对称图形，钢渣位置可以是其几何中心，若钢渣区域为不对称图形，钢渣位置可以是钢渣区域中距离各边缘距离均大于第一预设阈值的一个位置。
其中，将机械手移动到目标位置2后，通过雷达物位计检测钢渣面的距离，包括：
所述测量得到的钢渣距离既可以作为雷达与钢渣面的绝对距离，也可以通过雷达工具坐标系转换得到其在机器人坐标系的距离。
计算机械手运动的第三个目标位置(第二位置)，并检测液面距离：
如图3-1所示，根据雷达物位计测量其到钢渣的钢渣距离Db和雷达的预设发射角α，计算雷达波束到达被测物的宽度(第一预设阈值)的一种方式包括：
其中，W0为第一预设阈值，Db为当前的钢渣距离，α为预设发射角。
由于每个白色区域都是封闭的多边形不规则区域，因此，每个白色区域都有很多个第一内接圆，对所述的每个白色区域计算区域最大内接圆，当第一内接圆直径大于W0时，判断为雷达波束可以穿透该区域到达钢水表面，从而测量出到钢水的液面距离。
当有多个白色区域的最大内接圆直径大于W0时，计算满足条件的第一内接圆圆心到当前雷达物位计所在位置的欧式距离，选取欧式距离最小的第一内接圆所属的白色区域作为目标位置，将该目标位置处的第一内接圆圆心根据图像坐标系与机器人坐标系的第一相对关系转换为机器人坐标系下的坐标，作为机械手将要运动的第三个目标位置(第二位置)，并标记为位置3，机械手运动到该位置处的目的是测量钢水的液面距离。
当计算出的多个白色区域计算区域最大内接圆的直径都小于雷达的波束宽度W0时，通过机械手引导雷达垂直向下运动来以实现对液面距离的检测，该实现方式包括：
如果使用雷达进行检测，则雷达有部分波束发射到钢渣上，有部分波束发射到白色区域内的钢水上，造成数据不稳定或者不准确，在这种情况下可以按照下列方式计算：
步骤一：计算出每个白色区域的最大内接圆作为该渣缝区域的第一内接圆，查找出多个白色区域的最大内接圆的直径的最大值(最大第一内接圆直径Maxd)，对最大第一内接圆直径的第一内接圆所对应的白色区域作为候选的目标位置3，但由于该第一内接圆的直径仍然不满足大于雷达的波束宽度W0的条件，因此，需要通过机械手移动减小雷达与白色区域的距离，从而减小雷达的波束宽度W0；
步骤二：将机械手末端的雷达物位计运动到候选的目标位置3，考虑到钢水热辐射对传感器的影响，预先设置雷达物位计与钢渣的最小安全距离(预设安全距离Minsafed)，为了保证传感器模块的安全，机械手可以垂直往下运动的最大距离为Db-Minsafed；
步骤三：雷达物位计向下移动后，将雷达波束投射到被测物的宽度为Maxd作为条件，计算机械手引导雷达垂直向下移动的距离当Dmove<Minsafed时，判断为通过机械手带动雷达物位计垂直向下移动是可以满足雷达波束发射到白色区域内的波束宽度等于内接圆的最大第一内接圆直径Maxd这个条件的，将机械手引导雷达物位计垂直向下移动Dmove，并作为位置3；
步骤四：当Dmove<Minsafed时，判断为通过机械手移动无法满足测试条件，考虑底部吹氩或者其它方式增大钢渣缝的大小，并发送检测命令对钢水液面再次进行检测，直到满足测试条件。测试条件为存在至少一个第一内接圆直径大于第一预设阈值，或者重新计算的Dmove＞Minsafed。
可选的，通过机械手带动雷达物位计运动到上述位置3后，通过雷达物位计检测钢水的液面距离，包括：
所述测量得到的液面距离既可以作为雷达物位计与钢渣面的绝对距离，也可以通过雷达工具坐标系转换得到其在机器人坐标系的距离。
通过雷达物位计检测雷达距离渣面和钢水的位置后，得到钢渣距离和液面距离，计算两者差值即位准确的钢渣厚度。也即钢渣厚度＝液面距离-钢渣距离。
上述实施例提供的钢水液面检测方法通过机械手带动多传感器(雷达物位计和摄像头以及控制机械手移动的各传感器)的组合传感器模块对于钢水液面进行检测，通过对摄像头采集的待检测进行分类检测，并精确地引导机械手法兰盘末端的雷达物位计对于分类的钢渣和钢水进行分类测量，达到了准确测量钢水的距离以及钢渣的厚度的目的，为智能炼钢提供了支撑。
实施例二
请参阅图5，本实施例提供了钢水液面检测***，该***包括：
图像获取模块501，用于获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，并检测分类待检测图像中钢渣区域和渣缝区域；
确定模块502，用于控制距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，其中，
钢水液面参数包括钢渣距离和液面距离中至少之一；
液面距离为距离检测装置与渣缝内钢水之间的距离，钢渣距离为距离检测装置与钢渣之间的距离；
第一位置的确定方式包括，获取钢渣区域的钢渣位置信息，并将一个钢渣位置信息正上方预设高度的位置作为第一位置；
第二位置的确定方式包括，在渣缝区域检测出多个第一内接圆，获取各第一内接圆的第一内接圆直径，若第一内接圆直径大于第一预设阈值，则将第一内接圆直径作为待选直径，并将一个待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置。
在本实施例中，该***实质上是设置了多个模块用以执行上述实施例中的方法，具体功能和技术效果参照上述实施例一即可，此处不再赘述。
参见图6，本发明实施例还提供了一种电子设备600，包括处理器601、存储器602和通信总线603；
通信总线603用于将处理器601和存储器连接602；
处理器601用于执行存储器602中存储的计算机程序，以实现如上述实施例一中的一个或多个所述的方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，
计算机程序用于使计算机执行如上述实施例一中的任一项所述的方法。
本申请实施例还提供了一种非易失性可读存储介质，该存储介质中存储有一个或多个模块(programs)，该一个或多个模块被应用在设备时，可以使得该设备执行本申请实施例的实施例一所包含步骤的指令(instructions)。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种钢水液面检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取包括钢渣和渣缝的待检测图像，并检测分类所述待检测图像中钢渣区域和渣缝区域；
控制距离检测装置分别移动到第一位置和/或第二位置，以确定钢水液面参数，实现钢水液面检测，其中，
所述钢水液面参数包括钢渣距离和液面距离中至少之一；
所述液面距离为所述距离检测装置与所述渣缝内钢水之间的距离，所述钢渣距离为所述距离检测装置与所述钢渣之间的距离；
所述第一位置的确定方式包括，获取所述钢渣区域的钢渣位置，并将一个所述钢渣位置正上方预设高度的位置作为第一位置；
所述第二位置的确定方式包括，在所述渣缝区域检测出多个第一内接圆，获取各所述第一内接圆的第一内接圆直径，若所述第一内接圆直径大于第一预设阈值，则将所述第一内接圆直径作为待选直径，并将一个所述待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为第二位置；
所述方法还包括以下任意之一：
若各所述第一内接圆直径均小于所述第一预设阈值，获取所述钢渣距离以及各所述第一内接圆直径中的最大第一内接圆直径，并根据所述钢渣距离、第一预设阈值以及所述最大第一内接圆直径确定所述距离检测装置的第一转移距离和第一可移动距离，获取预设安全距离，若所述第一转移距离大于或等于所述预设安全距离，将所述最大第一内接圆直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为所述第二位置，控制所述距离检测装置移动到所述第二位置，并控制所述距离检测装置与所述钢渣的距离为目标距离，以确定所述液面距离，所述目标距离不小于所述预设安全距离且不大于所述第一转移距离；
若各所述第一内接圆直径均小于所述第一预设阈值，获取预设发射角，并根据所述预设发射角和预设安全距离确定最小可测渣缝距离，若所述第一内接圆直径大于或等于所述最小可测渣缝距离，将所述则将所述第一内接圆直径作为待选直径，获取所述钢渣距离以及各所述待选直径，并根据所述钢渣距离、第一预设距离和各所述待选直径确定所述距离检测装置的第二转移距离和第二可移动距离，获取预设安全距离，若所述第二转移距离大于或等于所述预设安全距离，将所述待选直径所在第一内接圆的第一圆心位置正上方预设高度的位置作为所述第二位置，控制所述距离检测装置移动到所述第二位置，并控制所述距离检测装置与所述钢渣的距离为目标距离，以确定所述液面距离，所述目标距离不小于所述预设安全距离且不大于所述第二转移距离。
2.如权利要求1所述的钢水液面检测方法，其特征在于，
所述第一可移动距离的确定方式包括，
其中，Dmove1为第一可移动距离，Db为钢渣距离，Maxd为最大第一内接圆直径，W0为第一预设阈值；
所述最小可测渣缝距离的确定方式包括，
其中，Wmin为最小可测渣缝距离，Minsafed为预设安全距离，α为预设发射角；
所述第二可移动距离的确定方式包括，
其中，Dmove2为第二可移动距离，Db为钢渣距离，Mchoosed为待选直径，W0为第一预设阈值；
所述第一预设阈值的确定方式包括，
其中，W0为第一预设阈值，Db为钢渣距离，α为预设发射角。
3.如权利要求1所述的钢水液面检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若各所述第一内接圆直径均小于所述最小可测渣缝距离，通过底部吹氩调整所述渣缝的渣缝区域，直到存在至少一个所述第一内接圆直径大于所述第一预设阈值。
4.如权利要求1-3任一项所述的钢水液面检测方法，其特征在于，所述待检测图像由图像采集设备采集，所述图像采集设备和距离检测装置安装于机械手法兰盘末端，所述方法还包括：
若所述待检测图像中包括多个所述钢渣区域，所述第一位置的确定方式包括，获取所述距离检测装置的装置位置信息，根据所述装置位置信息和各所述钢渣位置确定钢渣装置距离，将第一目标位置正上方预设高度的位置作为所述第一位置，所述第一目标位置为各所述钢渣装置距离中最小所述钢渣装置距离所对应的所述钢渣位置，所述钢渣位置包括所述钢渣区域一个第二内接圆的第二圆心位置，所述第二内接圆的直径大于或等于所述第一预设阈值。
5.如权利要求1-3任一项所述的钢水液面检测方法，其特征在于，所述待检测图像由图像采集设备采集，所述图像采集设备和距离检测装置安装于机械手法兰盘末端，所述方法还包括：
通过调整所述机械手法兰盘末端以控制所述距离检测装置移动到所述第一位置和/或第二位置。
6.如权利要求1-3任一项所述的钢水液面检测方法，其特征在于，所述待检测图像中的钢渣区域和渣缝区域的确定方式包括：
获取所述检测图像中的感兴趣区域，并根据所述感兴趣区域内的图像生成二值化图像；
对所述二值化图像进行连通域处理，得到多个黑色区域和白色区域，所述黑色区域为所述钢渣区域，所述白色区域为所述渣缝区域。
7.如权利要求1-3任一项所述的钢水液面检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述钢渣距离和液面距离确定钢渣厚度。
8.如权利要求1-3任一项所述的钢水液面检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述待检测图像由图像采集设备采集，所述图像采集设备和距离检测装置均安装有防护装置。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和通信总线；
所述通信总线用于将所述处理器和存储器连接；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，
所述计算机程序用于使所述计算机执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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