一种钢卷轮廓测量方法及装置与流程

1.本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种钢卷轮廓测量方法及装置。


背景技术：

2.以往在检测钢卷的隆起时，多采用目视、打磨以及手摸的方式，难以定量化判定钢卷的隆起程度。
3.由于钢卷所处测量环境容易受到振动、倾斜等外部因素的影响，使得原始测量结果存在异常波动以及线性倾斜等问题，严重影响了测量结果的准确性和稳定性。


技术实现要素：

4.本发明实施例通过提供一种钢卷轮廓测量方法及装置，解决了相关技术中对钢卷轮廓进行测量时，稳定性以及准确性较低的技术问题。
5.第一方面，本发明通过本发明一实施例提供了一种钢卷轮廓测量方法，所述方法包括：沿钢卷母线方向，依次在所述钢卷上确定出多个测量点；针对每个测量点，获取该测量点的坐标数据，基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数，并利用所述目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值；其中，所述第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，所述轮廓曲线是基于所述多个测量点的轮廓采用值形成。
6.优选地，每个测量点的坐标数据，分别包括：该测量点的序号、沿所述钢卷母线方向的横坐标以及沿所述钢卷径向的纵坐标，其中，所述纵坐标表征轮廓测量值。
7.优选地，所述基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数，包括：判断该测量点的序号是否小于所述第一阈值；若是，则从所述目标平滑函数中确定出第一目标平滑函数，并利用所述第一目标平滑函数处理该测量点的坐标数据；否则，从所述目标平滑函数中确定出第二目标平滑函数，并利用所述第二目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，其中，所述第二目标平滑函数与所述第一目标平滑函数不同。
8.优选地，在所述基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数之前，还包括：基于预设有效范围，对所述多个测量点所对应的坐标数据进行校验。
9.优选地，所述基于预设有效范围，对所述多个测量点所对应的坐标数据进行校验，包括：针对每个测量点的坐标数据，判断该测量点的坐标数据是否处于所述预设有效范围内；若是，则保留该测量点的坐标数据；否则，重新获取该测量点的坐标数据。
10.优选地，在所述利用所述目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值之前，还包括：利用所述多个测量点对应的坐标数据，得到所述多个测量点的线性相关系数；若所述线性相关系数大于或等于预设的第二阈值，则利用最小二乘法确定出所述多个测量点的修正角度；基于所述修正角度对所述多个测量点对应的坐标数据进行修正。
11.第二方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种钢卷轮廓测量装置，所述装
置包括：测量点确定单元，用于沿钢卷母线方向，依次在所述钢卷上确定出多个测量点；钢卷轮廓计算单元，用于针对每个测量点，获取该测量点的坐标数据，基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数，并利用所述目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值，其中，所述第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，所述轮廓曲线是基于所述多个测量点的轮廓采用值形成。
12.优选地，所述装置还包括：坐标数据筛选单元，用于基于预设有效范围，对所述多个测量点所对应的坐标数据进行校验。
13.优选地，所述装置还包括：坐标数据修正单元，用于利用所述多个测量点对应的坐标数据，得到所述多个测量点的线性相关系数；若所述线性相关系数大于或等于预设的第二阈值，则利用最小二乘法确定出所述多个测量点的修正角度；基于所述修正角度对所述多个测量点对应的坐标数据进行修正。
14.第三方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种钢卷轮廓测量设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的代码，所述处理器在执行所述代码时实现第一方面中任一实施方式。
15.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
16.本发明提供的一种钢卷轮廓测量方法，首先沿钢卷的母线方向，依次在钢卷上确定出多个测量点，然后针对每个测量点，获取该测量点的坐标数据，基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数，并利用目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值，其中，第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，轮廓曲线是基于多个测量点的轮廓采用值形成。由于所采用的第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置的，因而能够对每个测量点的坐标数据采用合适的目标平滑函数，以进行合适的平滑处理，避免了因个别测量点的坐标数据异常造成轮廓曲线局部轮廓突变，使得轮廓曲线的整体轮廓尽可能连续变化，进而提高了钢卷轮廓测量的准确性以及稳定性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例中钢卷轮廓测量方法的流程图；
19.图2为应用本发明方法得到的轮廓曲线图以及未应用本发明方法得到的轮廓曲线图；
20.图3为本发明实施例中钢卷轮廓测量装置的示意图；
21.图4为本发明实施例中钢卷轮廓测量设备的功能模块图。
具体实施方式
22.本发明实施例通过提供一种钢卷轮廓测量方法，解决了相关技术中对钢卷轮廓进行测量时，稳定性以及准确性较低的技术问题。
23.本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
24.首先沿钢卷的母线方向，依次在钢卷上确定出多个测量点，然后针对每个测量点，获取该测量点的坐标数据，基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数，并利用目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值，其中，第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，轮廓曲线是基于多个测量点的轮廓采用值形成。由于所采用的第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置的，因而能够对每个测量点的坐标数据采用合适的目标平滑函数，以进行合适的平滑处理，避免了因个别测量点的坐标数据异常造成轮廓曲线局部轮廓突变，使得轮廓曲线的整体轮廓尽可能连续变化，进而提高了钢卷轮廓测量的准确性以及稳定性。
25.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
26.首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
27.第一方面，本发明实施例提供的一种钢卷轮廓测量方法，可以应用于对钢卷轮廓的测量，请参见图1所示，该钢卷轮廓测量方法包括以下步骤：
28.步骤s101：沿钢卷母线方向，依次在钢卷上确定出多个测量点。
29.具体的，可以沿待测量钢卷的母线方向，在该钢卷的轮廓上依次确定出多个测量点。例如，可以按照正整数的从小到大，从钢卷轮廓的一端到另一端依次确定出多个测量点，当然也可以使用其他不重复的字符对测量点进行编号。
30.测量点的个数可以根据测量钢卷轮廓的精确度确定，测量点的数量越多，能够表征钢卷轮廓的细节就越多，测量出的钢卷轮廓也就越接近实际的钢卷轮廓。
31.步骤s102：针对每个测量点，获取该测量点的坐标数据，基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数。
32.针对如何获取测量点的坐标数据，具体的，针对每个测量点，可以利用测距传感器获取钢卷上每个测量点的坐标数据，例如利用激光传感器、雷达传感器等获取坐标数据，其中，每个测量点的坐标数据分别包括：该测量点的序号、沿钢卷母线方向的横坐标以及沿钢卷径向的纵坐标，其中，纵坐标表征轮廓测量值。
33.具体的，为了减小个别测量点坐标数据异常对钢卷轮廓的影响，避免钢卷局部轮廓突变，并且使得钢卷整体轮廓尽可能连续地变化，针对每个测量点，可以基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数。
34.在具体实施过程中，可以判断该测量点的序号是否小于第一阈值；若是，则从目标平滑函数中确定出第一目标平滑函数，并利用第一目标平滑函数处理该测量点的坐标数据；否则，从目标平滑函数中确定出第二目标平滑函数，并利用第二目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，其中，第二目标平滑函数与第一目标平滑函数不同。
35.步骤s103：利用目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值。
36.接下来以确定第i个测量点的目标平滑函数为例，i为正整数，进行如下举例说明：
37.首先可以获取到第i个测量点的坐标数据：即该测量点的序号为i，该测量点沿钢
卷母线方向的横坐标为xi，该测量点沿钢卷径向的纵坐标为hi，即该测量点的轮廓测量值为hi。若i小于第一阈值，则从目标平滑函数中确定出第一目标平滑函数，并利用第一目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，为了得到更好的处理效果，第一目标平滑函数可以是：
[0038][0039]
其中，1≤j≤i-1，h
′i为第i个测量点的轮廓采用值；
[0040]
若i大于等于第一阈值，则从目标平滑函数中确定出第二目标平滑函数，并利用第二目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，为了得到更好的处理效果，第二目标平滑函数可以是：
[0041][0042]
其中，1≤j≤i-1，h
′i为第i个测量点的轮廓采用值，n为第一阈值。
[0043]
在上述步骤s102中，第一阈值可以根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，轮廓曲线是基于多个测量点的轮廓采用值形成，可以对每个测量点的坐标数据采用合适的目标平滑函数，以进行合适的平滑处理。第一阈值越大，轮廓曲线就越平滑，避免了因个别测量点的坐标数据异常造成轮廓曲线局部轮廓突变，使得轮廓曲线的整体轮廓尽可能连续变化，进而提高了钢卷轮廓测量的准确性以及稳定性。
[0044]
其中，预期平滑程度可以根据对钢卷轮廓测量的要求决定，其目的是为了减小个别测量点坐标数据异常对钢卷轮廓的影响，避免钢卷局部轮廓突变，使得钢卷整体轮廓尽可能连续地变化。
[0045]
为了避免坐标数据采集过程异常以及外界因素干扰，导致待测钢卷的轮廓测量值超出常规数值，在执行步骤s102之前，还可以基于预设有效范围，对多个测量点所对应的坐标数据进行校验。
[0046]
具体的，针对每个测量点的坐标数据，可以判断该测量点的坐标数据是否处于预设有效范围内；若是，则保留该测量点的坐标数据；否则，重新获取该测量点的坐标数据，从而保证了钢卷的轮廓测量值处于合理范围之内。
[0047]
需要说明的是，预设有效范围可以根据测量过程的实验数据设置，预设有效范围应囊括绝大多数的轮廓测量值，利用预设有效范围对测量点的坐标数据进行校验，能够剔除一些不合理、非正常的轮廓测量值。
[0048]
在步骤s102获取每个测量点的坐标数据时，传感器的扫描路径可能与待测钢卷的母线不平行，使得钢卷的轮廓测量值不能准确地表征钢卷的实际轮廓，降低了测量的精度。
[0049]
因此，在获取到测量点的坐标数据后，还可以利用多个测量点对应的坐标数据，得到多个测量点的线性相关系数；若线性相关系数大于或等于预设的第二阈值，则利用最小二乘法确定出多个测量点的修正角度；基于修正角度对多个测量点对应的坐标数据进行修正。
[0050]
在具体实施过程中，线性相关系数可以利用如下公式得到：
[0051][0052]
其中，r为线性相关系数，xi为第i个测量点的横坐标，hi为第i个测量点的纵坐标，m为测量点的个数，0≤m且m为整数。
[0053]
第二阈值应大于等于0且小于等于1，为了提高修正角度的准确性，第二阈值可以取0.8～0.9。
[0054]
针对利用最小二乘法确定出多个测量点的修正角度，具体的，可以利用最小二乘法拟合直线方程，计算线性方程与钢卷水平方向之间的夹角，得到的夹角即为修正角度。
[0055]
在具体实施过程中，最小二乘法拟合直线方程可以是：
[0056]
h(x)＝a0+a1x
[0057]
其中，a0和a1为待定系数，x表征所有测量点的横坐标，h表征所有测量点的纵坐标。
[0058]
在具体实施过程中，修正角度可以基于如下公式得到：
[0059]
θ＝arctan a1[0060]
其中，θ为修正角度，a1为上述最小二乘法拟合直线方程中的待定系数。
[0061]
在得到修正角度后，可以基于修正角度对多个测量点对应的坐标数据进行修正，修正公式可以是：
[0062][0063]
其中，x
″i为第i个测量点修正角度后的横坐标，h
″i为第i个测量点修正角度后的轮廓测量值，θ为修正角度。
[0064]
在对所有测量点的坐标数据进行修正后，使得钢卷的轮廓测量值能更加准确地表征钢卷的实际轮廓，提高了测量的精度，并通过执行步骤s102和步骤s103后，就能得到钢卷轮廓的测量结果，请参照图2所示，未应用本发明方法的轮廓曲线是存在倾斜的，不利于判断钢卷的隆起情况，而利用本发明方法进行优化后的轮廓曲线不存在倾斜，能够清晰辨别钢卷的隆起区域以及隆起高度。
[0065]
第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种钢卷轮廓测量装置，参考图3所示的，该钢卷轮廓测量装置包括：
[0066]
测量点确定单元301，用于沿钢卷母线方向，依次在钢卷上确定出多个测量点；
[0067]
钢卷轮廓计算单元302，用于针对每个测量点，获取该测量点的坐标数据，基于预设的第一阈值确定出用于处理该坐标数据所对应的目标平滑函数，并利用目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，得到该测量点的轮廓采用值，其中，第一阈值是根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，轮廓曲线是基于多个测量点的轮廓采用值形成。
[0068]
作为一种可选的实施方式，钢卷轮廓计算单元302，具体用于：
[0069]
判断该测量点的序号是否小于第一阈值；若是，则从目标平滑函数中确定出第一目标平滑函数，并利用第一目标平滑函数处理该测量点的坐标数据；否则，从目标平滑函数中确定出第二目标平滑函数，并利用第二目标平滑函数处理该测量点的坐标数据，其中，第
二目标平滑函数与第一目标平滑函数不同。
[0070]
作为一种可选的实施方式，该钢卷轮廓测量装置，还包括：
[0071]
坐标数据筛选单元303，用于基于预设有效范围，对多个测量点所对应的坐标数据进行校验。
[0072]
作为一种可选的实施方式，坐标数据筛选单元303，具体用于：
[0073]
针对每个测量点的坐标数据，判断该测量点的坐标数据是否处于预设有效范围内；若是，则保留该测量点的坐标数据；否则，重新获取该测量点的坐标数据。
[0074]
作为一种可选的实施方式，该钢卷轮廓测量装置，还包括：
[0075]
坐标数据修正单元304，用于利用多个测量点对应的坐标数据，得到多个测量点的线性相关系数；若线性相关系数大于或等于预设的第二阈值，则利用最小二乘法确定出多个测量点的修正角度；基于修正角度对多个测量点对应的坐标数据进行修正。
[0076]
由于本实施例所介绍的钢卷轮廓测量装置为实施本发明实施例中钢卷轮廓测量方法所采用的电子设备，故而基于本发明实施例中所介绍的钢卷轮廓测量方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中钢卷轮廓测量方法所采用的电子设备，都属于本发明所欲保护的范围。
[0077]
第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种钢卷轮廓测量设备。参考图4所示，本发明实施例提供的钢卷轮廓测量设备，包括：存储器401、处理器402及存储在存储器上并可在处理器402上运行的代码，处理器402在执行代码时实现前文钢卷轮廓测量方法实施例一中任一实施方式。
[0078]
其中，在图4中，总线架构(用总线400来代表)，总线400可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线400将包括由处理器402代表的一个或多个处理器和存储器401代表的存储器的各种电路链接在一起。总线400还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口406在总线400和接收器403和发送器404之间提供接口。接收器403和发送器404可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器402负责管理总线400和通常的处理，而存储器401可以被用于存储处理器402在执行操作时所使用的数据。
[0079]
上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
[0080]
1、由于本发明中的第一阈值可以根据轮廓曲线的预期平滑程度设置，因而能够对每个测量点的坐标数据采用合适的目标平滑函数，以进行合适的平滑处理，避免了因个别测量点的坐标数据异常造成轮廓曲线局部轮廓突变，使得轮廓曲线的整体轮廓尽可能连续变化，进而提高了钢卷轮廓测量的准确性以及稳定性。
[0081]
2、本发明可以基于预设有效范围，对多个测量点所对应的坐标数据进行校验。避免了因坐标数据采集过程异常以及外界因素干扰，而导致的待测钢卷的轮廓测量值超出常规数值。
[0082]
3、本发明可以利用多个测量点对应的坐标数据，得到多个测量点的线性相关系数；若线性相关系数大于或等于预设的第二阈值，则利用最小二乘法确定出多个测量点的
修正角度；基于修正角度对多个测量点对应的坐标数据进行修正。即使传感器的扫描路径可能与待测钢卷的母线不平行，钢卷的轮廓测量值也能够更加准确地表征钢卷的实际轮廓，提高了测量的精度。
[0083]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机产品的形式。
[0084]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0085]
这些计算机指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0086]
这些计算机指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0087]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0088]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。