1.本发明属于不规则表面长度计量领域，具体涉及一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统。
背景技术：2.在实际中厚板轧制生产过程中，由于冷床长度限制以及客户对不同规格中厚板的需求，故需要对中厚板轧制长度进行限制，因此无法实现热连轧而导致生产率低下。为提高连轧产线的自动化，实现热轧、矫直、测长、分段剪切不间断生产，因此对热轧中厚板进行精确分段剪切十分重要。
3.但是钢坯在轧制过程中由于受力不均匀导致板头部分形状不规则，严重影响定尺剪切的精度，因此对不规则的板头进行检测十分必要。传统测量多采用人工方式，即中厚板在传送过程中工人肉眼目测中厚板到达合适位置，启动大型剪切机进行剪切，这种方法劳动强度大、危险系数高，严重影响生产效率，而且人为主观因素影响较大，观测准确与否对企业效益有着巨大影响。现阶段中厚板测量方法存在巨大弊端，如较为先进的非接触式测量方法，其常采用激光测量仪为辅助手段，这种测量方式不仅设备价格昂贵，而且测量精度差，维护成本较高，难以在实际工业中进行普及。因此，本发明提出一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，有利于提高分段剪切的成材率，实现产线自动化、智能化。
技术实现要素：4.针对现有生产所面临的实际问题，本发明的目的在于提供一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统。包括大型剪切机1、辊道控制系统2、测宽系统3、测长系统4和中厚板9；其中测宽系统3设有测宽激光器8和测宽工业相机7，测宽激光器8布置于冷床侧，激光线照射于辊道相邻两辊之间，测宽工业相机7通过支架架设在辊道正上方，垂直进行采样，并对测宽工业相机7选择图像处理区域为4096
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130pixel。
5.在此实施例中，测宽系统3工作前，对测宽工业相机7进行标定，完成测宽工业相机7的像素坐标与世界坐标的转换，以下为标定原理：在实际标定过程中，只需知道激光线所在的世界坐标系0-xwywzw中的yw轴方向的值，其余方向都可为0值；激光线所在的像素坐标系o-uv中也只需要知道其v轴上的数值，u轴上的数值按0处理。
6.其中，相机坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵如下所示：在空间中选取n个点（n≥3）的世界坐标系下和相机坐标系下的坐标,则可求得a点的世界坐标系与像素坐标系的转换关系,完成实际应用中的相机标定；
已知目标激光点的像素坐标，便可由推导出的坐标转换关系求得目标激光点在世界坐标系中的坐标。
7.标定完成后，在测宽系统3工作前，将中厚板9上测长系统4激光线做背景滤除，消除测长系统4激光线对测宽系统3测宽工业相机7采样影响，在测长系统4工作前，将中厚板9上测宽系统3激光线做背景滤除，消除测宽系统3激光线对测长系统4测长工业相机5采样影响，并对测宽工业相机7装有滤光片，以消除日光、辊道反光等杂光，在实时检测过程中，将提取的图片进行二值化处理，提取测宽激光线，通过阈值分割的方法将所述测宽激光线提取出来。
8.在测宽系统3中，测宽激光线照射于辊道相邻两辊之间，记录在测宽相机4视野下测宽激光线出现在中厚板9板头上的初始时刻，读取该第一时刻中厚板9在测长系统4的长度信息d1；当测宽系统3中测宽工业相机连续采样图像中检测到的中厚板9宽度信息达到一定稳定范围内时，记录宽度信息达到稳定状态时最初始的时刻测长系统4中中厚板9长度信息d2，则在此测长系统下中厚板9板头不规则形状长度即为d=d2-d1。
9.本发明具有以下有益效果：（1）本发明将视觉检测技术应用于板头检测，克服了人工影响因素，提高了产线的自动化水平；（2）本发明所提供一种测宽系统3与大型剪切机1、辊道控制系统2以及测长系统4相结合，可实现连轧中厚板9的精确定尺剪切，提高产品成材率；（3）本发明使用工业相机和激光器的组合，具有成本低、工作效率高等特点。
10.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
11.参考随附的附图，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。
12.图1本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统布置示意图。
13.图2本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统工作流程图。
14.图3本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统框图。
15.图4本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统标定原理图。
16.其中大型剪切机1、辊道控制系统2、测宽系统3、测长系统4、测长工业相机5、测长激光器6、测宽工业相机7、测宽激光器8、中厚板9。
具体实施方式
17.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。
18.为了使本发明得以清晰的说明，首先对本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统进行说明，如图1所示本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检
测系统布置示意图，如图2所示本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统工作流程图，图3本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统框图，图4本发明一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统标定原理图。
19.1.实际安装要求如图1所示，一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，包括测宽系统3、测长系统4、大型剪切机1、辊道控制系统2和中厚板9，其中测宽系统3包括测宽工业相机7、测宽激光器8，测宽工业相机7布置于辊道正上方，视野遍及辊道长度，测宽激光器8斜射激光线，使激光线沿平行于辊道中心线方向照射在两辊辊缝之间；测长系统4包括在辊道传动侧等间距布置的11台测长工业相机5，以及冷床侧布置的2台测长激光器6。
20.2.实施过程步骤s101：对测宽工业相机7进行标定以靠近冷床测辊道边缘位置维起始0位，将两把长钢尺的0m处固定于起始位置，沿辊道中心线方向铺设，保证钢尺的平直度，同时要保证激光线处于两条钢尺中间；将一张a4纸找出其中心线位置并做好标记作为标定对象，把a4纸放在测宽工业相机7对应视野范围内的两条钢尺表面使激光线照射到白纸上，然后将白纸中心线与其中一条钢尺刻度对齐，并将该点实际刻度值在软件系统进行记录，以同样方式相隔一定距离进行三次取点操作。
21.然后在像素坐标系中通过激光线打在白纸上，在a4纸两边突变获取到白纸两端的位置坐标，软件系统经过计算两端平均值得到中间位置坐标，在经过三次取点操作完成测宽工业相机7中像素坐标系与世界坐标的转换，完成测长工业相机7的标定。
22.以下为标定方法：（1）如附图4所示点a，则其在世界坐标系下的坐标（xw，yw，zw）与像素坐标系下的坐标（u，v）存在以下关系：
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(1)式中：s为该点在相机坐标系下z方向的值，mm；,，f为相机的焦距，mm，dx、dy为单个像素的物理尺寸，mm；u0，v0为图像平面中心，pixel；为世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵，为世界坐标系到相机坐标系的平移矩阵。
23.（2）在实际标定过程中，激光线条所在的世界坐标系0-xwywzw中只需要知道yw轴方向的值，其余方向都为0值；激光线条所在的像素坐标系o-uv中也只需要知道其v轴上的数值，u轴上的数值按0处理，则上式可变为：
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(2)式中：,;将式（2）两边内容进行转换可以得到下式：
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(3)式中：,,;
将式（3）转换为矩阵形式可得：
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(4)（3）在空间中选取n个点（n≥3）的世界坐标系下和相机坐标系下的坐标,则可求得a点的世界坐标系与像素坐标系的转换关系,完成实际应用中的相机标定。
24.将式(3)进行转换可得:
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(5)（4）在完成相机标定后，已知目标激光点的像素坐标，便可由式(5)求得目标激光点在世界坐标系中的坐标。
25.步骤s102：分别对测宽系统3和测长系统4进行背景采样根据本发明在4300mm中厚板9产线的实施例，在测宽系统3启动前，在测宽系统3视野内放置中厚板9，关闭测宽系统3测宽激光器8，开启测长系统4测长激光器6，此时开启测宽系统3中的测宽工业相机7，对此时测宽系统3工作背景进行取样；随后开启测宽系统3中测宽激光器8，关闭测长系统4中的测长激光器6，此时开启测长工业相机5，对此刻测长系统4工作背景进行采样。
26.步骤s103：启动测宽系统3、测长系统4，进行背景滤除启动测宽系统3，测宽工业相机7和测宽激光器8，启动测长系统4，测长工业相机5和测长激光器6；根据步骤s101中对测宽系统3和测长系统4中背景采样，在实时检测过程中对测宽工业相机7进行测宽系统3工作背景滤除，消除测长系统4激光线对测宽系统3测量影响；对测长工业相机5进行测长系统4工作背景滤除消除测宽系统3激光线对测宽系统3测量影响；随后在定尺操作系统中输入定尺长度d。
27.步骤s104：记录测宽激光线第一次接触板头时测长长度d1测宽系统3工作时，在测宽工业相机7视野中当中厚板9头部经过测宽激光线时，在第一时刻记录此时测长系统4中检测到的中厚板9长度信息，记为d1。
28.步骤s105：计算头部信息中厚板9继续前进过程中，测宽系统3对中厚板9宽度连续采样，测宽工业相机7对中厚板9上激光线进行识别，中厚板9当测宽工业相机7拍摄图像中检测到的中厚板9上激光线宽度达到稳定时则判定中厚板9宽度达到稳定，此时中厚板9不规则头部已完全经过，记录测宽系统3中宽度信息达到稳定状态时最初始的时刻测长系统4中检测到的长度信息，记为d2；根据步骤s104所得长度信息可求得在此测长系统4下中厚板9头部不规则长度为：d=d2-d1。
29.步骤s106：测长系统4与辊道控制系统2通讯，传送板头长度信息将步骤s105中不规则板头长度传送至测长系统4，中厚板9，测长系统4与上级系统通讯，将在此测长系统4计算后的精确信息传送到上级系统。
30.步骤s107：辊道控制系统传送中厚板9到达指定位置，控制大型剪切机进行板头剪切。
31.根据上述步骤s106，将长度信息传送至辊道控制系统2，辊道控制系统2控制辊道
将中厚板9传送至目标位置，启动大型剪切机1对中厚板9进行不规则板头剪切去除操作以及进行精确分段剪切操作。
32.以上为本发明较佳的具体实施方式，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，其特征在于，包括大型剪切机、辊道控制系统、测宽系统和测长系统；其中测宽系统设有测宽激光器和测宽工业相机，测宽激光器布置于冷床侧，激光线照射于辊道相邻两辊之间，测宽工业相机通过支架架设在辊道正上方，垂直进行采样；分别记录中厚板板头最前端经过测宽激光器照射的激光线时的长度信息和中厚板板头宽度稳定时刻测长系统的长度信息，对这两个长度信息做差得出在此测长系统下不规则板头长度信息，将该长度信息传送至测长系统，测长系统将去除不规则板头后的长度信息传送给辊道控制系统，当中厚板到达指定位置时，辊道停止转动，启动大型剪切机进行定尺剪切操作。2.根据权利要求1所述的一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，其特征在于，其所述测宽系统中测宽激光线照射于辊道相邻两辊之间，在测宽工业相机拍摄图像中，当测宽激光线出现在中厚板板头上的瞬间，此时记录该时刻为测宽激光线出现中厚板板头的初始时刻，在此初始时刻记录该时刻中厚板在测长系统的长度信息d1；随后中厚板向前传送，当测宽系统中测宽相机拍摄图像中检测到的中厚板上激光线宽度达到稳定时，记录宽度信息达到稳定状态时最初始的时刻测长系统中中厚板长度信息d2，该长度信息与权利要求2中所述长度信息d1做差即为中厚板不规则板头长度d。3.根据权利要求1所述的一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，其特征在于，在测宽系统工作前，将中厚板上测长系统激光线做背景滤除；随后在测长系统工作前，将中厚板上测宽系统激光线做背景滤除。4.根据权利要求1所述的一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，其特征在于，在实际标定过程中，只需知道激光线所在的世界坐标系0-xwywzw中的yw轴方向的值，其余方向都可为0值；激光线所在的像素坐标系o-uv中也只需要知道其v轴上的数值，u轴上的数值按0处理；其中，相机坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵如下所示：在空间中选取n个点（n≥3）的世界坐标系下和相机坐标系下的坐标,则可求得a点的世界坐标系与像素坐标系的转换关系,完成实际应用中的相机标定已知目标激光点的像素坐标，便可由推导出的坐标转换关系求得目标激光点在世界坐标系中的坐标。
技术总结本发明公开了一种用于辅助分段剪切的中厚板板头实时检测系统，包括大型剪切机、辊道控制系统、测宽系统和测长系统；本发明通过测宽系统检测中厚板激光线端点，进行连续采样判断，完成中厚板头部不规则部分识别，测长系统和测宽系统通过对中厚板端部激光线畸变处像素点与实际位置进行坐标转换，完成对中厚板头部不规则部分长度测量；将测宽系统检测的不规则头部信息传送给测长系统，测长系统将去除不规则头部之后的精确长度信息以及定尺长度传送至辊道控制系统，当中厚板到达指定位置时，辊道停止转动，启动大型剪切机，进行精确分段剪切操作。本发明可提高分段剪切的精度，提高钢材成材率，实现产线自动化、智能化。智能化。智能化。
技术研发人员：马立东 李正楠 张之腾 马立峰 马自勇 姬小峰
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：2022.06.26
技术公布日：2022/11/1
