表面清洁度在线监测系统的制作方法

本发明涉及一种表面清洁度在线监测系统。

背景技术：

现有的检测带钢表面清洁度的方法有两种。

第一种：是产线正常运行、带钢高速运进时，用纸巾擦拭，然后与色标进行比对，用人工肉眼来判断；

第二种：是当带钢焊接的时候人工用胶带粘附，观察其透光率，对应判断带钢表面反射率，进而判断带钢表面清洁度。

此方两种方法，除了第一种方法存在运行时擦拭危险性高，人工肉眼判断存在偏差率高、准确率低，不能提供相对精确的检测结果之外，两种方法还共同存在的问题是：抽查取样而非连续取样、非直接检测而为间接判断，导致不能提供直接的、准确的以及连续的表面清洁度数据信息，以为生产者及时提供有效的、可作为判断的依据。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种表面清洁度在线监测系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种表面清洁度在线监测系统，该系统包括：

高速工业相机，所述高速工业相机设置于带钢产线上输送的带钢的正面和反面，用于拍摄带钢产线上输送的带钢表面的图像；

设置于所述高速工业相机上的工业相机镜头，用于调整所述高速工业相机的拍摄焦距；

与所述高速工业相机连接的图像处理模块，用于将所述高速工业相机拍摄的图像做预处理后发送给工控机；

与所述图像处理模块连接的工控机，用于基于从图像处理模块接收的图像，识别带钢表面的清洁度。

进一步的，上述系统中，还包括与所述高速工业相机连接的编码器，编码器安装在转向辊中心轴的端上，编码器的中心与转向辊所述中心同轴，用于捕捉带钢产线的输送速度信号并发送给所述高速工业相机，其中，所述转向辊设置于带钢产线上，用于对输送的带钢进行转向。

进一步的，上述系统中，还包括与所述高速工业相机连接的相机角度调整装置，用于对所述高速工业相机的拍摄角度进行调整。

进一步的，上述系统中，所述相机角度调整装置，用于将所述高速工业相机的拍摄角度对准与所述转向辊相切的带钢处。

进一步的，上述系统中，还包括：

设置于所述带钢产线上输送的带钢的正面和反面的光源，用于为所述高速工业相机提供拍摄光源。

进一步的，上述系统中，还包括：

分别设置与所述高速工业相机和光源上的防护罩壳。

进一步的，上述系统中，所述光源的投射角度的法线方向与所述工业相机镜的入射角的法线方向对称。

进一步的，上述系统中，还包括：

与所述光源连接的光源角度调整装置，用于对所述光源的投射角度进行调整。

进一步的，上述系统中，还包括：

与地面通过地脚螺栓连接的机械支撑架，所述高速工业相机通过所述相机角度调整装置固定于所述机械支撑架上；所述光源通过所述光源角度调整装置固定于所述机械支撑架上。

进一步的，上述系统中，所述高速工业相机，用于拍摄带钢表面的一维条状图像，并发送至图像处理模块；

所述图像处理模块，用于将接收到的一维条状图像拼接成二维面状图像，以得到一张完整带钢局部图像并发送给工控机；

所述工控机上，用于将接收到的一张完整带钢局部图像存入待处理内存区，得到待处理图像；将所述待处理图像进行实时显示；将所述待处理图像按预设格式进行预处理，得到预处理图像；将所述预处理图像进行阈值分割，得到分割后的区域；从所述分割后的区域中提取特征得到瑕疵特征；对所述瑕疵特征进行分类得到分类后的瑕疵；将分类后的瑕疵进行面积计算和打分，得到瑕疵信息、清洁度数据，将所述瑕疵信息、清洁度数据进行实时显示并存入数据库中。

与现有技术相比，本发明包括：高速工业相机，所述高速工业相机设置于带钢产线上输送的带钢的正面和反面，用于拍摄带钢产线上输送的带钢表面的图像；设置于所述高速工业相机上的工业相机镜头，用于调整所述高速工业相机的拍摄焦距；与所述高速工业相机连接的图像处理模块，用于将所述高速工业相机拍摄的图像做预处理后发送给工控机；与所述图像处理模块连接的工控机，用于基于从图像处理模块接收的图像，识别带钢表面的清洁度。本发明能够实现带钢等金属表面等自动化检测。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出本发明一实施例面的表面清洁度在线监测系统的结构图；

图2示本发明一实施例面的表面清洁度在线监测系统的工作流程图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供一种表面清洁度在线监测系统，包括：

高速工业相机，所述高速工业相机设置于带钢产线上输送的带钢的正面和反面，用于拍摄带钢产线上输送的带钢表面的图像；

设置于所述高速工业相机上的工业相机镜头，用于调整所述高速工业相机的拍摄焦距；

与所述高速工业相机连接的图像处理模块，用于将所述高速工业相机拍摄的图像做预处理后发送给工控机；

与所述图像处理模块连接的工控机，用于基于从图像处理模块接收的图像，识别带钢表面的清洁度。

在此，如图1所示，高速工业相机1、2的数量与带钢5的宽度有关，根据实际拍摄精度要求的不同以及带钢的宽度，来决定工业相机的数量。相同型号的高速工业相机离带钢越近，拍摄的精度越高，但是拍摄范围会相应的变小，需要多个高速工业相机才能覆盖带钢的范围。

工业相机镜头10、11安装在高速工业相机上1、2，在安装调试阶段根据不同的拍摄距离调整拍摄焦距。

所述工控机设置于电气柜内，电气柜内除工控机外，另外装有高速工业相机供电电源以及光源供电电源。

所述图像处理模块可以包括高速图像采集卡，所述高速图像采集卡可以安装在工控机的主板的pci-e的插槽上。

高速工业相机可以通过一根专用相机数据线与图像处理模块的高速图像采集卡连接传送图像数据，通过一根电缆与电气柜连接供电。

本发明可以实现在冶金领域对带钢等金属表面的瑕疵进行准确的自动化检测，如油，铁，其他粉尘、异物等等。本发明的表面清洁度在线监测系统能够在线进行实时的、连续的带钢的表面清洁度的精确检测，后续用户可以依据检测结果进行带钢表面清洁度影响因素的研究，并制定相应的改进措施，从根本上提高带钢表面的清洁度。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，还包括与所述高速工业相机连接的编码器，编码器安装在转向辊中心轴的端上，编码器的中心与转向辊所述中心同轴，用于捕捉带钢产线的输送速度信号并发送给所述高速工业相机，其中，所述转向辊设置于带钢产线上，用于对输送的带钢进行转向。

在此，编码器可以通过一根通讯电缆与所述高速工业相机连接供电、传送带钢速度数据。

如图1所示，编码器16安装在转向辊中心轴的端上，编码器的中心与转向辊所述中心同轴，用以捕捉带钢产线的输送速度，这样可以根据不同的速度来控制高速工业相机的拍摄速度。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，还包括与所述高速工业相机连接的相机角度调整装置，用于对所述高速工业相机的拍摄角度进行调整。

在此，如图1所示，通过相机角度调整装置12、13，在安装调试的时候可以精确的调整高速工业相机1、2的拍摄角度。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，所述相机角度调整装置，用于将所述高速工业相机的拍摄角度对准与所述转向辊相切的带钢处。

在此，通过高速工业相机角度对准带钢产线上与转向辊14、15相切的带钢处，此处的抖动是最小的，可以拍摄到高质量的图像。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，还包括：

设置于所述带钢产线上输送的带钢的正面和反面的光源，用于为所述高速工业相机提供拍摄光源。

在此，如图1所示，光源6、7可以通过电缆与电气柜连接供电。

如图1所示，本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，还包括：

与所述光源连接的光源角度调整装置8、9，用于对所述光源的投射角度进行调整。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，所述光源的投射角度的法线方向与所述工业相机镜的入射角的法线方向对称。

在此，光源6、7的投射角度的法线方向与工业相机镜头10、11的入射角的法线方向对称，这样可以保证光源的最大利用。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，还包括：

分别设置与所述高速工业相机和光源上的防护罩壳。

在此，如图1所示，在每个高速工业相机和光源上都装有防护罩壳17、18、19、20，当高速运转的带钢发生断带的时候，可以保护高速工业相机以及光源，另外可以避免油污染、汽污染、粉尘污染。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，还包括：

与地面通过地脚螺栓连接的机械支撑架，所述高速工业相机通过所述相机角度调整装置固定于所述机械支撑架上；所述光源通过所述光源角度调整装置固定于所述机械支撑架上。

在此，如图1所示，光源6、7与光源角度调整装置8、9连接安装在机械支撑架3、4上，在高速工业相机1、2与机械支撑架3、4的连接处安装相机角度调整装置12、13。

所述机械支撑架3、4与地面通过地脚螺栓连接，以保证有足够的强度来支撑所有的高速工业相机以及光源，在带钢运行时不抖动。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，所述图像处理模块，用于把所述高速工业相机拍摄到的线阵图像拼接成面阵图像，并将面阵图像预处理后发送给工控机进行识别。

本发明的表面清洁度在线监测系统一实施例中，所述高速工业相机，用于拍摄带钢表面的一维条状图像，并发送至图像处理模块；

所述图像处理模块，用于将接收到的一维条状图像拼接成二维面状图像，以得到一张完整带钢局部图像并发送给工控机；

所述工控机上，用于将接收到的一张完整带钢局部图像存入待处理内存区，得到待处理图像；将所述待处理图像进行实时显示；将所述待处理图像按预设格式进行预处理，得到预处理图像；将所述预处理图像进行阈值分割，得到分割后的区域；从所述分割后的区域中提取特征得到瑕疵特征；对所述瑕疵特征进行分类得到分类后的瑕疵；将分类后的瑕疵进行面积计算和打分，得到瑕疵信息、清洁度数据，将所述瑕疵信息、清洁度数据进行实时显示并存入数据库中。

具体的，如图2所示，表面清洁度在线监测流程可以如下：

步骤s1，通过高速工业相机拍摄带钢表面的一维条状图像，并发送至图像处理模块；

步骤s2，通过图像处理模块将接收到的一维条状图像拼接成二维面状图像，以得到一张完整带钢局部图像并发送给工控机；

步骤s3，所述工控机上将接收到的一张完整带钢局部图像存入待处理内存区，得到待处理图像；

步骤s4,所述工控机将所述待处理图像进行实时显示；

步骤s5，所述工控机将所述待处理图像按预设格式进行预处理，得到预处理图像；

步骤s6，所述工控机将所述预处理图像进行阈值分割，得到分割后的区域；

步骤s7，所述工控机从所述分割后的区域中提取特征得到瑕疵特征；

步骤s8，所述工控机对所述瑕疵特征进行分类得到分类后的瑕疵；

步骤s9，所述工控机将分类后的瑕疵进行面积计算和打分，得到瑕疵信息、清洁度数据，将所述瑕疵信息、清洁度数据进行实时显示并存入数据库中。

后续用户可以进入数据库查询表面清洁度情况、统计表面清洁度曲线。另外，可以结合现场工艺在线超限报警、残油/铁数据报表统计及产品分析处理，为企业确保产品质量提供有效的监测。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。