基于机器视觉的棒材在线计数的研究

　　[关健词]机器视觉;棒材计数;图像识别

　　机器视觉是以计算机系统代替人眼进行测量和判别，是测量技术的重要分支，代表着测量技术的发展方向。

　　圆钢、螺纹钢(棒材类)的自动计数是目前尚未解决的一个重要课题，也是钢厂生产实践中迫切需要解决的难题之一，具有重要的经济价值。采用摄像技术采集棒材图像的方法被大量试验和研究，最初都是用各种算法分析拍摄的棒材图片，但各式各样的精整平台、随机的现场光照和棒材端面色差、不规则的棒材断面、采集照明的选择、运动中抓拍等因素影响了这一技术实际的应用。

　　作者利用一组棒材在移钢机链条上运行时运行的棒材成组和一端对齐的特点，在线采集链条上每组棒材端面的图像，采用图像识别技术，研制成功棒材在线计数装置并获得国家专利[1]，实现了各种规格棒材的在线精确计数。

　　1基于机器视觉的设计

　　1.1现场条件

　　如图1所示，棒材生产线的精整平台一般由辊道、对齐装置、摆链或平托架、移钢机、打捆机组成。定尺剪在精整平台上游，两者由辊道连接。定尺剪切的每组棒材在辊道上运行至对齐装置，经对齐的棒材由摆链或平托架移送至移钢机链条，平台岗位工在控制台操作工的配合下在移钢机链条上进行挑选、计数和分捆作业。精整平台一般依据生产线的产能、生产节奏、场地布置等情况设计，因此不同生产线的精整平台各不相同。

　　现场的运行条件及工作环境如下：定尺棒材长度6～12m;定尺棒材直径12～55mm;链条上棒材温度≤400℃;链条上棒材运动速度≤0.4 m/s;链条上每组棒材根数≤60根。

　　生产线环境有氧化铁皮粉尘、不均匀光照、棒材移动、端面温度和颜色不确定等因素。

　　1.2系统方案的选择

　　现有棒材计数技术是采用机械方法分开棒材之间的间隔，光电开关计数。但是，在一组棒材从辊道至链条的转移过程中，常常堆积在一起，尤其是小直径螺纹钢交叉搭在一起，机械很难分开。另外，轧钢精整平台上的氧化铁皮粉尘和随机光线可能干扰光电开关。这些随机因素严重干扰光电开关计数的准确度，也是这种技术的局限。考虑生产线实时性和计数精度的要求，同时注意到精整平台上运行的棒材成组和一端对齐的特点，可以采用机器视觉技术，一次性采集一组棒材端面，实现棒材在线计数。实验证明，只要排除各种随机干扰，为机器视觉创造理想的条件，此方案可行而且效果很好。

　　系统方案:在精整平台的一侧垂直于棒材运行方向的棒材平面安装CCD摄像机，利用辅助光源给棒材截面提供恒照度光，摄取链条上成组棒材截面图像;由平台采集传感器提供抓拍信号，图像采集卡将抓拍的视频信号数字化送人工控机;配合开关量I/O卡采集信号并驱动现场链条运行，用来确定采集时刻和调整棒材组间距;用VC开发的软件作多线程实时图像处理[2-3]，计算出2维图像上棒材截面的个数，将每组棒材设定值、累计值和本次值显示在屏幕上，并显示在平台大屏幕，为平台岗位工分捆提供依据。