[发明专利]一种基于机器视觉的自动换钎方法

摘要

一种基于机器视觉的自动换钎方法，包括以下步骤：安装工业摄像头、嵌入式处理器，工业摄像头的图像采集区域涵盖机械手、钎杆的区域。根据工业摄像头采集到的图像对其进行处理，利用高斯滤波、锐化、边缘检测、直线检测等步骤，从背景中分离、检测出钎杆的位置。判断钎杆是否“就位”。利用目标检测及目标跟踪算法，检测出机械抓臂的位置，并实时跟踪机械手的运动状态，判断机械手与钎杆的相对位置关系，依据两者的遮挡程度，判断机械手是否“到位”。能将检测、分析的结果传输给现场控制器，对自动换钎装置各个部件进行控制。本发明一种基于机器视觉的自动换钎方法，不仅满足了自动化设备的生成要求，也提高了炉前设备的机械化、自动化水平。

主权项

1.一种基于机器视觉的自动换钎方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：安装工业摄像头、嵌入式处理器，工业摄像头的图像采集区域涵盖机械手(4)、钎杆(8)的区域；步骤2：根据工业摄像头采集到的图像对其进行处理，利用高斯滤波、锐化、边缘检测、直线检测步骤，从背景中分离、检测出钎杆(8)的位置；步骤3：判断钎杆(8)是否“就位”；计算直线与参考虚线的夹角a，其中,参考虚线为系统初始化阶段检测处于“就位”状态的钎杆(8)得到的 初始位置，若夹角a<b，其中b为实验门槛值，则系统认为钎杆(8)已“就位”，于是置POLE_STATUS寄存器为1，否则为0；步骤4：利用目标检测及目标跟踪算法，检测出机械抓臂的位置，并实时跟踪机械手(4)的运动状态，判断机械手(4)与钎杆(8)的相对位置关系，依据两者的遮挡程度，判断机械手(4)是否“到位”；若机械抓臂已到位，则置MAIN_STATUS寄存器为1，否则置0，其中，d′‑Δ≤d≤d′时，系统认为机械抓臂已到位，其中d′为实验测试的最优值，Δ为允许偏差；目标检测是指从序列图像中将运动的前景目标从背景图像中提取出来,这里目标检测采用帧差法；帧差法主要是利用视频序列中连续两帧间的变化来检测静态场景下的运动目标,f_k(x,y)和f_k+1(x,y)分别为图像序列中的第k帧和第k+1帧中像素点(x，y)的像素值，则这两帧图像的差值图像就如下列公式所示：Diff_k+1(x,y)＝|f_k(x,y)‑f_k+1(x,y)|                  (1‑1)上式中，差值不为0的图像区域代表了由运动目标的运动所经过的区域，背景像素值不变，又因为相邻视频帧间时间间隔很小，目标位置变化也很小；所以运动目标的运动所经过的区域也就代表了当前帧中运动目标所在的区域；利用此原理便可以提取目标；帧差法的基本流程：(1)利用1‑1式得到第k帧和第k+1帧的差值图像Diff_k+1；(2)对所得到的差值图像Diff_k+1二值化得到Q_k+1；(3)为消除微小噪声的干扰，使得到的运动目标更准确，对Q_k+1进行必要的滤波和去噪处理，后处理结果为M_k+1；步骤5：将检测、分析的结果传输给现场控制器，对自动换钎各个部件进行控制；该自动换钎方法还包括：通过在钎架(7)位置为工业摄像头配置一个云台，当云台运动到工位后，由现场控制器控制云台运动，将工业摄像头的拍摄视野(5)移动到开铁口机的钎杆(8)安装位置，将工业摄像头拍摄的图片发送到嵌入式处理器中，通过高斯滤波、锐化、Sobel算子边缘检测以及Hough直线检测，检测图像中是否存在特定特征直线，从而监测开铁口机上是否装配了钎杆。