[发明专利]基于机器视觉的耐火砖测量系统

说明书

本发明公开了基于机器视觉的耐火砖测量系统，包括基于机器视觉的耐火砖测量装置和基于机器视觉的耐火砖测量方法。本发明提供了一种无需在受测端面涂色就能够检测耐火砖的外形几何尺寸，并且能获得耐火砖的表面划痕信息、深度缺陷信息以及表面倾斜角的基于机器视觉的耐火砖测量系统。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的耐火测量系统。

技术背景

耐火砖是一种用耐火黏土或其他耐火原料烧制呈的定型耐火材料，主要用于砌冶炼炉或钢水包，能耐1580℃-1770℃的高温。在耐火砖的生产线上，产品下线装箱之前，长期以来都是依靠人工使用卷尺手动测量，肉眼评判深度缺陷，如耐火砖的缺角、缺棱以及麻面等。

而耐火砖生产过程中，粉尘烟雾较大，压机的振动噪音等对工人的身心健康危害较大，而且很多缺陷都是工人依靠经验判断，受主观影响较大，无法建立一个统一的评判标准。此外，大批量生产过程中该工序不仅要消耗大量劳动成本，而且重复、单调的测量观察工作极易引起人员疲劳，容易出现误判，若个别不良品混入整批成品中，会给工厂带来严重经济损失，甚至严重影响钢铁的生产。因此，整个耐火砖的生产过程极其需要一套自动化的在线检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需在受测端面涂色就能够检测耐火砖的外形几何尺寸，并且能获得耐火砖的表面划痕信息、深度缺陷信息以及表面倾斜角的基于机器视觉的耐火砖测量系统。

基于机器视觉的耐火砖测量装置，包括图像采集模块，控制模块，图像处理模块和反馈模块，图像采集模块具有底座，底座上设有承载三结构光激光传感器的导轨，步进电机通过联轴器带动三结构光激光传感器移动，承载耐火砖的转台固定于底座，三结构光激光传感器对准耐火砖的待测表面并扫描待测耐火砖的4个端面；控制模块的输入端与图像采集模块连接，控制模块的输出端分别与图像处理模块和反馈模块连接，反馈模块包括行程开关，和执行剔除筛选操作的机械手；

图像采集模块采集耐火砖图像信息，图像处理模块获取耐火砖图像信息，并对耐火砖图像信息进行分析，控制模块获得分析结果，控制模块将分析结果反馈至反馈模块。

基于机器视觉的耐火砖测量方法，包含以下步骤：

步骤1、搭建耐火砖测量装置，将耐火砖放置在可转动的转台上，使耐火砖的待测量表面正对三结构光激光传感器的位置，使导轨平动，三结构光激光传感器扫描耐火砖的待测量表面，以获取灰度信息和高度信息融合的耐火砖的原始彩色图像；

步骤2、对原始彩色图像滤波降噪，并分割出耐火砖所在的连通域，获得耐火砖连通域图像；

步骤3、对耐火砖连通域图像进行形态学处理，获得消除孤立噪声的修正后耐火砖图像；对修正后耐火砖图像进行边缘检测，获得边界直线段以及相邻直线段的交点，以相邻两个交点之间的距离作为耐火砖的边界尺寸；

和、或步骤4、耐火砖连通域图像进行通道分离，获得G通道图像，对G通道图像进行频域滤波增强获得时频域图像，对时频域图像识别所有连通域，根据连通域参数确定划痕区域；

和、或步骤5、采集耐火砖的彩色点云数据，对耐火砖所测上表面进行拟合，沿其上表面法向对点云数据进行高度分割，设置高度范围以筛选出耐火砖的深度缺陷；

和、或步骤6、采集耐火砖的彩色点云数据，对耐火砖所测上表面进行拟合得到拟合平面，获取拟合平面的法向量并计算表面倾斜角；

步骤7、使转台转动到耐火砖的下一检测面，重复执行步骤1-7。

进一步，根据两遍扫描法获取连通域，包括以下操作：对耐火砖阈值图像进行第一遍扫描，赋予每个像素位置一个标签，赋予同一个连通域内的像素集合一个或多个不同标签，合并属于同一个连通域但具有不同值的标签；

对耐火砖阈值图像进行第二遍扫描，将具有相等关系的相同标签所标记的像素归为一个连通域，赋予连通域一个相同的标签。