[发明专利]基于图像处理的开卷机自动上卷控制系统及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的开卷机自动上卷控制系统，包括图像采集模块，图像采集模块通过以太网分别连接图像处理模块和控制器模块。本发明还公开了一种利用基于图像处理的开卷机自动上卷控制系统进行目标检测的方法，采用多种滤波方式消除图像的背景噪声和环境噪声，提高检测的精度，设计误差评判模块，计算出检测的可信度，保证了工业生产中的安全可靠。

技术领域

本发明属于检测与自动控制技术领域，涉及一种基于图像处理的开卷机自动上卷控制系统，本发明还涉及利用上述控制系统进行目标检测的方法。

背景技术

随着现代加工业的发展，工业生产线对于自动化的机械控制装置需求越来越高，生产线的自动化水平，会直接影响其生产效率，在使用自动控制之前，对机械装置的控制只能采用手动控制，操作员通过观察被控对象的状态，执行对被控对象的操作，而当遇到一些对精度要求较高的操作，人工操作就很难把握操作的精度，需要一次次校准，并且随着操作员工作量的增大，以及工作时间的增长，会发生操作失误的情况，严重时还有可能造成工业事故。

以冷轧生产线的开卷机上卷为例，需要对钢卷进行多个过程的运动控制，使钢卷从鞍座的起始位置开始，由托举小车将其运送至目标位置，使其中心与卷筒中心对齐，从而送至开卷机卷筒达到上卷目的。而在运动的过程中，要使钢卷不与墙壁发生碰撞，不与卷筒发生摩擦，需要找到完全对正的角度位置，并且操作台往往在被控对象的后侧，操作员并不能直接观察到中心对准情况，只能靠经验法操作，需要反复校准，这使得生产的效率大大降低。因此在这些重型设备生产线上，急需具有高精度、高稳定性、可控性强的自动上卷控制系统，将钢卷准确地与卷筒对准，送入开卷机，避免由人工操作引起的误差而导致工业事故。

为满足工业生产线的需求，提高生产线的自动化水平，提高生产率，这就需要我们生产者开发高效地自动化设备以及检测方法。采用传感器对钢卷的位置进行定位，得到钢卷位置信息后，使机械装置自动执行，运送钢卷至目标位置。实现自动上卷的前提是传感器能够准确地检测出目标钢卷的位置，否则控制系统就不能做出高精度的控制，就会产生错误的执行命令，导致钢卷运动到错误的位置。

采用自动上卷控制系统可以实时监控并检测目标的位置，将位置信息传送至中央处理器，处理器做出正确的判断并向执行机制发送控制命令实现自动上卷。目前自动上卷控制系统采用的方法有间接检测法、激光定位法、测径法。

1)间接检测法自动上卷控制系统：主要使用编码器测量托举钢卷小车的运动情况，再计算出小车的位移，间接地推算出钢卷的位置，这种系统具有结构简单，计算简单的优点，其缺点是，由于每次钢卷在小车上的落点并不能保持一致，故用小车的位移代替钢卷的位移会存在一定的误差。

2)激光定位法自动上卷系统：这种系统主要采用光电式传感器，对上卷运动过程中的关键点进行检测，这种方法优点在于传感器简单，成本低，检测结果精度高，其缺点是系统要保证更高的精度，就需要安装更多的传感器，多个传感器协同工作时，当一个传感器发生故障，整个系统就可能瘫痪，并且没有故障诊断机制，导致了后期维护极其困难，操作员需要定期逐个排查每个传感器的工作状态。

3)测径式自动上卷控制系统：这种方法的核心是采用图像处理方法检测出钢卷卷径，然后在钢卷下降时，使其下降一个半径的高度，就认为已对准。这种方法的优点是采用唯一图像传感器，较多传感器系统降低了故障率。其缺点是传感器的安装较困难，在工业现场很难将相机完全与被测对象对正，这会导致拍摄到的目标为椭圆，算法复杂度上升，其次，由于钢卷本身存在不平整，边缘凸起等情况，以外边缘为检测对象会引入一定的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像处理的开卷机自动上卷控制系统，解决现有自动上卷系统中多传感器故障率高、安装复杂、难维护的问题。

本发明还提供一种利用基于图像处理的开卷机自动上卷控制系统进行目标检测的方法。