基于图像边缘识别的热轧钢板长度定尺系统

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钢铁生产是一个国家制造业的命脉,钢铁质量的优劣也关系到各应用领域产品质量的高低。热轧钢板生产过程是压力加工,板头边缘形状不规则,该区域不能使用,故进行钢板测长定尺和裁剪时,测长的基准线位置需要能恰好剔除不规则区域。若基准线位置不合理导致剪切的钢板中包含不规则的板头区域,会造成钢板实际可用长度变短,造成废板,反之则容易剪切过长而造成较大浪费。因此必须精确的提取板头区域边缘图像,以确定测长定尺基准线的位置,之后通过图像像素和实际长度对应标定,实现通过图像识别技术来完成钢板长度定尺,提高钢板裁剪利用率。针对以上的需求,本文设计了一种热轧钢板长度定尺系统。该系统由控制系统、摄像头模块、型钢支架模块、基准标尺模块、电气连接模块、工控机显示模块组成。本系统独立于整条分段剪切流水线,在监控系统上实时显示标识长度,之后操作人员根据主控室的监视器的显示,即可完成钢板长度的定尺和精确裁剪。本系统在运行实现过程中主要解决了两个方面的问题:其一是由于钢铁生产现场环境的复杂性,例如粉尘对摄像头的影响,现场杂物和辊道等干扰因素等,都会导致进行边缘提取时成为影响后期定尺精度的干扰边缘;其二是在完成了背景去除的图像上,有效精确的提取出钢板的边缘信息用于长度定尺,达到满意的尺寸精度。针对第一个问题,本文使用了一种复合的背景分割去除算法,使得余下的前景图像更便于进行边缘提取。该算法通过建立背景模型,通过将待检测图像与背景模型作差,并结合修正算法以处理亮度过暗、反光和阴影、色度过于接近等区域的问题,将图像背景成功去除,使之后提取钢板边缘信息更加有效。针对第二个问题,本文使用二维希尔伯特变换作为边缘识别的算法,其原理是:信号函数若存在幅值梯度变化,经过希尔伯特变换后的函数在梯度变化区域会被放大该变化量,获得较为明显的边缘增强效果。将一维希尔伯特变换的概念推广至二维即可实现图像边缘增强,并利用时频变换推导出变换的空域余切表示形式以简化计算。算法运行速度较快,可靠性高,对复杂现场环境具有较强的抗干扰能力。系统基于图像识别算法完成边缘提取后,据此输出一条标识线作为钢板长度定尺的基准线,该基准线是作为指导剪板机裁剪特定长度钢板的依据。标识线选择最优的切割位置,以去除不规则的边缘区,保证钢板的可用长度符合要求。该系统特点是安装方便,系统运行稳定,维护方便,安全可靠等。该热轧钢板边缘图像识别长度定尺系统设计完成之后于河北某钢厂进行试验,经过现场安装和调试,试验的结果表明系统运行良好,能够满足钢厂对于检测的需求,定尺精度在±15mm之内。该理论方法也被证明有效,不仅仅可以用于热轧钢板检测,在其他相关的图像边缘识别领域,具有推广应用价值。
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