[发明专利]基于可见光图像识别技术的加热炉自动上料系统

说明书

基于可见光图像识别技术的加热炉自动上料系统，包括上料台架、挡钢钩、拨钢叉和输送辊道，挡钢钩设置于上料台架一侧，输送辊道用于将钢坯由上料台架输送到拨钢叉，还包括两台可见光摄像机、两套LED光源、自动控制单元和上料台架电控系统，可见光摄像机平行于钢坯断面设置并安装在上料台架出口两侧；LED光源靠近可见光摄像机设置并对准钢坯断面照射；自动控制单元与可见光摄像机及上料台架电控系统连接，上料台架电控系统与上料台架、挡钢钩、拨钢叉连接；自动控制单元包含图像处理模块、决策模块和通讯模块。本发明在上料台架到输送辊道的钢坯运输流程上使用自动化装置替代传统人工操作以提高生产效率，实现加热炉上料全流程自动化，降低人工成本。

技术领域

本发明涉及冶金行业棒线材加热炉上料装置和系统，具体涉及一种基于可见光图像识别技术的加热炉自动上料系统，用于棒线材加热炉上料台架到输送辊道间。

背景技术

轧钢加热炉在钢铁企业中占有重要的地位，它的任务是加热钢坯，使钢坯温度及其温度分布满足轧制要求。加热炉上料装置是将钢坯运送到加热炉的装置，主要由上料台架、挡钢钩、拨钢叉和输送辊道组成，上料时先由吊车将多根方坯成排的摆放到上料台架上，然后上料台架的步进驱动装置和挡钢钩根据加热炉的生产节奏配合动作将钢坯一根一根的运送到拨钢叉上，拨钢叉将钢坯放置在输送辊道上方，然后输送辊道运转将方坯送至加热炉炉内。目前主要通过在在辊道两侧加装金属检测元件来实现钢坯从辊道到炉内的自动上料，但现阶段钢坯从加热炉上料台架到输送辊道的运输过程需要通过人眼观察钢坯的位置、拨钢叉的状态(拨钢叉上有无钢坯等信息)后手动操作上料台架驱动装置将钢坯一根根运送至拨钢叉，拨钢叉再将钢坯运送到输送辊道上。整个操作过程机械枯燥，人工长期操作容易疲劳引起操作失误从而导致故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有加热炉上料存在的上述不足，提供一种基于可见光图像识别技术的加热炉自动上料系统，实现加热炉上料的全流程自动化和无人化，尤其在上料台架到输送辊道的钢坯运输流程上使用自动化装置和技术替代传统的人工操作以提高生产效率，降低人工成本。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于可见光图像识别技术的加热炉自动上料系统，包括上料台架、挡钢钩、拨钢叉和输送辊道，挡钢钩设置于上料台架一侧，输送辊道用于将钢坯由上料台架输送到拨钢叉，还包括两台可见光摄像机、两套LED光源、自动控制单元和上料台架电控系统，所述两台可见光摄像机平行于钢坯断面设置并安装在上料台架出口两侧，用于拍摄钢坯由上料台架到拨钢叉的输送过程中钢坯断面的可见光图像；所述两套LED光源分别靠近一台可见光摄像机设置并对准钢坯断面照射，用于在暗光条件下辅助可见光摄像机的照明；所述自动控制单元与可见光摄像机及上料台架电控系统连接，所述上料台架电控系统与上料台架、挡钢钩、拨钢叉连接；

所述自动控制单元包含图像处理模块、决策模块和通讯模块，所述图像处理模块用于采集可见光摄像机拍摄到的可见光图像，并逐帧的对可见光图像的画面进行分析；所述决策模块根据图像处理模块的分析结果生成上料台架、挡钢钩和拨钢叉的动作指令；所述通讯模块将决策模块产生的动作指令发送至上料台架电控系统，上料台架电控系统用于根据动作指令控制上料台架、挡钢钩和拨钢叉动作(完成现场电气和机械设备的相应动作)。

按上述方案，所述图像处理模块包括：

候选模块，用于在可见光图像上使用亮度分割和颜色分割技术进行预分割，从画面中分割出满足预设的钢坯灰度和颜色特征的候选区域Rp；

分割模块，用于对候选区域Rp使用形状匹配技术进行形状匹配和过滤，从画面中分割出满足预设的钢坯形状特征的钢坯区域Rs；

距离信号计算模块，用于根据钢坯区域Rs的分析结果计算出成排钢坯中距离上料台架出口最近的钢坯横截面边缘的位置并根据预设的挡钢钩位置计算出两台可见光摄像机拍摄的图像中钢坯横截面边缘到挡钢钩的距离信号P1；