将机械视觉运用于酸洗线.doc

将机械视觉运用于酸洗线王永奎周研胡雪生摘要：应用机械视觉于现代化的半连续式酸洗生产线检测原料和成品的各种缺陷，通过头尾板型情况确定切头甩尾长度并能自动分卷同时又能协助纠偏进行速度控制还能有效防止双切剪，切边剪和碎边剪堆钢。利用机器视觉系统通过边缘检测确定带钢宽度，通过特征分析来检测成品的各种缺陷。机械视觉系统的成本对于酸洗线而言是微不足道的，但是有了它可以非常有效的降低劳动强度，节约生产成本，提高质量，并能提高生产效率从而增加经济效益。关键词：机械视觉酸洗边缘检测特征分析质量检测Abstract:Theapplicationofmachinevisiontosemi-automaticpicklingline,cancheckthedefectsofrawmaterialorproduct.Accordingtothesituationoftheheadortailofthestrip,thesystemcandevisethestripintosegments,andalsoprovideheapingstripindoubleshearorchopperbyedgedetectionandparticleanalysis.Thissystemcanmeasurethestrip,checkdefectsbyaseriesofcharacteranalysis.Thecosttopicklinglineisverycheap,butitcanreducetheintension,thecostofproduct,andenhancetheproductivitytoincreasethebenefit.Keyword:machinevisionpicklingedgedetectionpaticleanalysis0.引言酸洗是现代冷轧薄板中的一条重要工序，它的主要目的是用来除去冷轧前钢板上的铁锈。传统的测量方法不但效率低下容易出错而且成本非常高，自动化程度低下，产品质量难以保证已跟不上现代化的发展步伐。1.在上卷过程中，工人往往需要量带钢宽度。2.在生产过程中，需要人工检查质量，且检查点距离酸洗槽出口较远，往往无法及时准确的作出判断，影响产品质量。3.在通常穿带时，现在主要通过人们目测钢带是否上偏。往往这样既耽误时间又造成焊机焊接速度缓慢，且容易断带导致生产线被迫停产。4.在DANIELI系统中切头，切尾是一个固定值。而且，在甩尾过程中容易跑尾，或由于其计算不准造成切尾不准，以致带钢停留在双切剪内导致生产线被迫停产。5.切边剪，碎边剪堆钢同样也是半连续式酸洗线的一个主要问题，往往通过人目测发现，且处理缓慢。机器视觉在现代化的测控领域中被人们日益重视，应用机器视觉于现代化的半连续酸洗线机能将显著提高。1.系统组成硬件系统：由CCD摄像头进行图像采集图像采集卡进行数字图像转换。采用运动控制卡，通过伺服电机移动摄像头对钢带实施动态监测。软件系统：在美国NI公司的虚拟仪器平台LabVIEW上开发。用LabVIEW的外挂工具包IMAQVision进行图像的采集、分析和处理，并在此基础上进行钢带参数测量。IMAQVision集成了图像采集、系统校准、图像分析、图像处理、图像存储以及几何量测量的各种函数，研究这些函数的算法与功能组合，可以高效率、高精度的完成钢带测量任务，并通过DataSocket传输给服务器。2.系统原理及关键技术：阈值处理技术与颗粒分析是现代图像处理技术的一个重要的组成部分。在钢带测量中，阈值处理技术依靠阈值范围分割目标图像和背景图像；颗粒滤波在阈值处理后滤去绝大多数干扰信号，使图像易于分析处理；颗粒分析则主要应用于对目标物体进行分析并得出它的一些特征点为边缘检测打下了基础。在选择阈值时，要尽量选择最佳阈值。所谓最佳阈值是指使图像中目标物和背景分割错误最小的阈值。设一幅图像只由目标物和背景组成，这里认为图像是由暗背景上的亮物体组成。设其灰度分布概率密度分别为p1(z)和p2(z)。且已知目标物像素数占全图像像素数比为，因此该图像总的灰度级概率密度分布p(Z)可用下式表示：)()1()()(21ZpZpZp假定所选的灰度级阈值为Zt，则凡是灰度级大于Zt的像素皆标认为是目标物，小于Zt的像素皆算作为背景。定位边缘在高层视觉模式分析、景物分割、运动检测、立体深度测量中有着重要的用途。上文提到在有边缘的地方灰度值变化较大，那么利用这一特性可知在有边缘的地方其一阶导数值为极值，其二阶导数022dxfd。令其三阶导数33dxfd，则有：当=0,对应不存在的边；当0,对应虚边。但由于图像数字化，故而有时在将离散函数构造成连续函数时会发生错误。因此，为了解决上述问题我介绍如下两个判定定理：定理1虚边位于真实边之间,则其对比度必小于相邻的任意一条真实边的对比度。定理2虚边的强度正比于高斯空间常数,而真实边的强度反比于高斯空间常数。3.各部分测量及流程入口段带钢边缘检测：主要目的是确定带钢位置和边缘质量，实现钢带穿带时自动对中确立带头剪切长度及入口段和工艺段的最高速度，在带钢甩尾时的长度并避免出现部分带钢滞留在双切间内，由带头带尾或对中不准引发焊机焊接出现质量问题，和在入口段和工艺段出现刮钢。判断有无带钢找出带钢边缘确定带钢中心是不是在轧制线中心判断带钢边缘质量判断带钢宽度切带头：穿带时检测到带钢随着钢带运行判断边缘质量当检测到钢带边缘满足要求时经过6s（T=摄像头到双切剪距离除以穿带速度，通常距离为5.5m，穿带速度为1m/s）后停止剪切对中：在以前Danieli采用的是传统CPC对中装置。在这里由于我们运用了机器视觉系统，可以将前后测量结果，和边缘情况考虑进去，从而滤去测量误差和由边缘质量差或有边浪引起的误差推导出变化趋势在进行对中纠偏。这也是传统“CPC”所无法实现的。甩尾：进入甩尾阶段后在剩余带钢小于15m时发现带钢质量有问题时则开始切尾，若大于15m发现带钢质量差则询问操作工。当摄像头检测不到带钢时，5.5s后双切剪停止剪切。这样可以保证最后一段带钢的长度在0.5到1.5米之间。出口段：检验切边剪切边质量，检查碎边剪。检查钢带是否存在缺陷，其是否合格。切边剪：利用机器视觉检测边缘质量，并依据边缘质量调整overlap和gap两个量并改变边缘质量。碎边剪：通过检测碎边的长度辨别工作的刀数，若有碎边剪的一个刀或几个刀出现问题时它的边长和将会发生变化。4.结论：该系统可广泛应用于冷轧，酸轧，重卷，平整等生产线。它可以提高0.5%以上成材率，日产量提高10%，同时也大大降低了机电设备故障。为厂节约成本约为：2,400,000t0.5%=12000t热轧薄板。提高经济效益为约为4800万元（根据现在冷板价和热板价）。参考文献：LabVI