專利名稱：檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品 ...的制作方法
檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法和系統(tǒng)本發(fā)明涉及檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的產(chǎn)品的幾何、尺度(dimensional)和位置特征的方法和系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及檢測和確定借助于連續(xù)輸送機在各個生產(chǎn)線的不同工作站之間轉(zhuǎn)移的原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的、例如為鋼坯、厚板、卷材、平板等類型的鋼鐵產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法和系統(tǒng)。在鋼鐵冶金學(xué)領(lǐng)域，各種產(chǎn)品甚至是例如厚板、鋼坯、卷材等的大產(chǎn)品的生產(chǎn)線已經(jīng)被做成是自動化的并且總是進一步自動化的目標。沿著此類生產(chǎn)線，借助于例如為輥帶或輸送機帶類型的連續(xù)輸送機將產(chǎn)品從一個工作站轉(zhuǎn)移到另一個工作站。 生產(chǎn)線的管理及其正確操作需要監(jiān)控不同工作站之間的產(chǎn)品流并且“跟蹤”所處理的每個產(chǎn)品。特別地，有必要獲知產(chǎn)品的不同尺度、幾何和位置參數(shù)。特別地，有必要能夠確定某一產(chǎn)品相對于連續(xù)輸送機的縱軸或相對于某一工作站的入口的位置，以便能夠識別該產(chǎn)品的可能導(dǎo)致故障或危險狀況的可能的失準、旋轉(zhuǎn)或取向，并且以便能夠啟動適當(dāng)?shù)男Ｕ僮?。此外，有必要例如獲知朝向某一工作站引導(dǎo)的產(chǎn)品的尺度和/或質(zhì)量以及它們到達該站的時間，以便能夠介入其管理并且能夠優(yōu)化其操作?？紤]由用于熱處理的爐構(gòu)成的站獲知產(chǎn)品的尺度、質(zhì)量和到達時間使得有可能確定用于其處理所需要的熱量并且隨后調(diào)整爐的操作?；蛘咄瑯拥赜斜匾軌驒z測所處理的產(chǎn)品的形狀和/或其表面外觀，以便能夠識別可能的制造缺陷。特別參考鋼鐵冶金學(xué)領(lǐng)域，不同類型的系統(tǒng)是已知的，它們使得有可能檢測尺度(長度、高度、寬度)并且有可能檢測所處理的產(chǎn)品的重量-用于通過接觸進行檢測的離線或在線系統(tǒng)；-離線光學(xué)-機械檢測系統(tǒng)；-通過光電池和編碼器的在線檢測系統(tǒng)；-通過激光掃描的在線檢測系統(tǒng)。用于通過接觸進行檢測的離線系統(tǒng)或光學(xué)-機械類型的離線系統(tǒng)是由裝配有用于測量產(chǎn)品的尺度的試探器或光學(xué)設(shè)備的設(shè)備和用于檢測產(chǎn)品的重量的傳感器構(gòu)成的。例如在KR2000-0019784中描述了一種離線光學(xué)-機械檢測系統(tǒng)。此類測量設(shè)備(也由于所處理的鋼鐵產(chǎn)品的尺度)具有相當(dāng)大的體積和重量并且需要適當(dāng)?shù)陌惭b面積。此外，它們具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且除了頻繁且昂貴的維護操作，它們還需要執(zhí)行離線操作。接觸測量系統(tǒng)也已經(jīng)被在線應(yīng)用。例如在JP-2004-283865中，一種用于通過接觸進行檢測的系統(tǒng)是已知的，其沿著用于切割連續(xù)鑄造卷材的路線被插入，以便獲得某一長度的厚板。此類測量系統(tǒng)確實因為它們被直接應(yīng)用到該路線(連續(xù)輸送機)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化及路線自身的體積的增加。具有光電池和編碼器的在線檢測系統(tǒng)基于使用緊鄰輥子輸送機類型的連續(xù)輸送機放置的至少一個光電池來檢測產(chǎn)品的起點和終點并且使用與輸送機的輥子相關(guān)聯(lián)的至少一個編碼器。利用此類系統(tǒng)有可能至少檢測產(chǎn)品的長度，除了出現(xiàn)相對于連續(xù)輸送機的可能的滑動或失準的情況；因此，它們提供受到誤差影響且不精確的測量。為了避免此類問題并且降低測量誤差，有必要采用具有光電池或傳感器的復(fù)雜系統(tǒng)，其均沿著相反側(cè)布置并且在連續(xù)輸送機的平面的上方和下方，從而能夠確定可能的滑動并且識別產(chǎn)品的可能的失準。這種類型的系統(tǒng)例如描述在KR2004-0040562或JP02-26210中。 該最后的文獻描述了一種使得有可能在線確定所處理的板坯的長度和寬度的系統(tǒng)，同樣考慮了板坯相對于連續(xù)輸送機的縱軸的可能的失準。除了提供不是在任何情況下都很準確的測量值外，此類通過光電池和編碼器的檢測系統(tǒng)需要靠近連續(xù)輸送機安裝光電池和傳感器復(fù)合布置，其中光電池和傳感器被暴露于臟環(huán)境并且有相當(dāng)大的損壞風(fēng)險。因此這種系統(tǒng)頻繁地需要昂貴的清潔和維護操作。通過激光掃描的在線檢測系統(tǒng)使得有可能例如通過使用兩個飛行時間激光傳感器來檢測產(chǎn)品的長度和寬度。所獲得的測量是由所發(fā)射的激光束與其反射部分之間的反符合信號的寬度給出的。由于對產(chǎn)品的長度或?qū)挾鹊膾呙枋且詸C械方式發(fā)生的，它需要時間，并且有時掃描的遲緩性使得不能突出產(chǎn)品的縱軸與沿著路線的前進方向之間的可能的失準。也存在激光掃描系統(tǒng)，其在輸送機靜止并且因此產(chǎn)品靜止時采樣產(chǎn)品的單個點。所執(zhí)行的測量也受到與產(chǎn)品沿著路線的前進速度成比例的誤差的影響。最后，經(jīng)常不可能找到一種激光器布置，其使得有可能掃描和測量能夠沿著一個相同的路線輸送的不同類型的產(chǎn)品，不管其長度和寬度如何。這些缺點已經(jīng)至少部分通過這樣的檢測系統(tǒng)來克服，其中整個產(chǎn)品在一個或多個面上被由一個或多個激光器發(fā)射的一個或多個輻射扇面照到，并且其中相機記錄入射在產(chǎn)品上的輻射以獲得然后進行處理的圖像。JP11-291008中描述了這種系統(tǒng)的一個示例。然而這種系統(tǒng)是昂貴的、大體積的且必須被安裝在輸送機路線上，這限制了對其進行介入以便例如進行維護操作的可能性。最后，干涉測量激光系統(tǒng)是已知的，其利用Doppler效應(yīng)考慮產(chǎn)品沿著路線的運動。然而這些最后的系統(tǒng)是非常昂貴的和復(fù)雜的，并因此具有有限的應(yīng)用。本發(fā)明的目的在于提供一種檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法，其使得有可能避免上述已知系統(tǒng)的缺點。特別地，本發(fā)明的一個目的在于提供一種方法，該方法使得有可能在由連續(xù)輸送機沿著生產(chǎn)線或加工線輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品沿著路線自身向前運動的同時檢測該產(chǎn)品的尺度，該檢測不管該產(chǎn)品相對于連續(xù)輸送機的可能的滑動和/或加速度以及該產(chǎn)品自身的尺度而具有足夠的精度。本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法，該方法使得有可能也檢測產(chǎn)品相對于連續(xù)輸送機的縱軸——即相對于沿著生產(chǎn)線或加工線的前進方向的位置和/或可能的失準。本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法，該方法使得有可能識別并辨認(recognize)沿著生產(chǎn)線或加工線向前運動的產(chǎn)品并且跟蹤其沿著該路線的位置。本發(fā)明的另一目的在于制作一種系統(tǒng)來檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征，其使得有可能利用具有低成本且容易獲得的設(shè)備來實施此類方法。根據(jù)本發(fā)明的這些目的是通過制作由獨立權(quán)利要求概述的用于檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)的。
在從屬權(quán)利要求中可以預(yù)見到用于檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法和系統(tǒng)的更多特性。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法和系統(tǒng)的特性和優(yōu)點應(yīng)該通過參考附圖的以下描述而變得更清楚，這些描述僅作為示例給出而不用于限制的目的，在附圖中圖I是表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的圖；圖2a和圖2b示意性示出根據(jù)本發(fā)明的方法采集的第一圖像系列的兩個相繼圖像，其中的第二個被識別為產(chǎn)品的初始圖像；圖3a和圖3b示意性示出根據(jù)本發(fā)明的方法采集的第二圖像系列的兩個相繼圖像，其中的第一個被識別為產(chǎn)品的最終圖像；圖4a、4b和4c示意性示出第二圖像系列的兩個相繼圖像，所述第二圖像系列是根據(jù)本發(fā)明的方法和用于評定在其第一個中選擇的辨認區(qū)域相對于第二個的位移矢量的方法而采集的；圖5至圖8示意性示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的不同配置；圖9示意性示出用于監(jiān)控在生產(chǎn)線或加工線的不同站之間由連續(xù)輸送機輸運的產(chǎn)品流的設(shè)備，其包括根據(jù)本發(fā)明的一系列系統(tǒng)；

圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。參考圖1，用于檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的系統(tǒng)用參考數(shù)字I整體指示。系統(tǒng)I能夠被應(yīng)用于沿著加工線或生產(chǎn)線的前進方向F輸運產(chǎn)品P以便在路線自身的不同站之間轉(zhuǎn)移它們的任何連續(xù)輸送機2。產(chǎn)品P以一速度沿著前進方向F行進，該速度甚至是未知的且非恒定的，但是在任何情況下都小于或等于最大輸運速度。在附圖中，連續(xù)輸送機2是輥子輸送機類型；它也可以具有不同的結(jié)構(gòu)，例如輸送機帶。系統(tǒng)I包括由相機3組成的至少一個圖像采集設(shè)備，其被放置為與前進方向F交叉并且處于距連續(xù)輸送機2限定的距離處。相機3與由聚光燈4組成的照明設(shè)備或例如與相機3步調(diào)一致的閃光燈或不可見光(UV或IR)發(fā)射器的另一設(shè)備相關(guān)聯(lián)，其用光束照到產(chǎn)品P，以便確保必要的且足夠的用于記錄的照明水平，防止了延長的曝光時間不利地影響所記錄的圖像的質(zhì)量。在下面的描述中將變得更清楚的是，相機3可以被布置為使得其軸線在與前進方向F垂直且正交的平面上并且相對于豎向以角度α取向(0° < α <90° )，只要在取景框(frame)內(nèi)的產(chǎn)品P的面是針對與前進方向F交叉的整個寬度H記錄的。此外，系統(tǒng)I可以包括很多相機3，每個相機與相應(yīng)的聚光燈4相關(guān)聯(lián)，這些相機被布置為以相同或不同的相機角度對產(chǎn)品P的不同面取景(frame)。特別參考圖1，系統(tǒng)I包括相機3，該相機3被布置為使得其軸線相對于豎向具有90°的角度α。
相機3與處理單元5相關(guān)聯(lián)，該處理單元包括軟件工具，通過該軟件工具處理相機已經(jīng)記錄的圖像以便檢測和識別產(chǎn)品P、能夠跟蹤其經(jīng)過和/或確定產(chǎn)品P自身的至少一部分幾何、尺度或位置數(shù)據(jù)特性。為此目的，軟件工具實施根據(jù)本發(fā)明的且在說明書中稍后描述的用于檢測和確定由連續(xù)輸送機輸運的特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)品的幾何、尺度和位置特征的方法。此外，處理單元5通過適當(dāng)?shù)慕涌谶B接到顯示工具6和/或至少第二中央處理單元(未示出)，從而提供所獲得的數(shù)據(jù)進行進一步的處理，例如在有必要“跟蹤”產(chǎn)品P沿著生產(chǎn)線的前進方向的情況下，介入連續(xù)輸送機2的操作以便修改或校正產(chǎn)品P的前進方向或者介入沿著路線放置的工作站的操作。此外，在優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)I還包括用于檢測相機3與連續(xù)輸送機2或位于其上的產(chǎn)品P之間的距離的設(shè)備，所述距離檢測設(shè)備與同一處理單元5相關(guān)聯(lián)。此類距離檢測設(shè)備可以由飛行時間類型的激光傳感器7構(gòu)成。相機3和聚光燈4以及可能的激光傳感器7都是已知類型的并且通常可以在市場上獲得，并且，就其自身而言，它們并不形成本發(fā)明的目標，因此不進一步對它們進行描述。實施根據(jù)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)I的操作如下。相對于連續(xù)輸送機2放置在固定位置且在距其限定的距離處的相機3對連續(xù)輸送機2運行所穿過的相同區(qū)域取景，產(chǎn)品P停置在該連續(xù)輸送機上。該區(qū)域的第一相繼圖像系列被采集(采集步驟100)。當(dāng)產(chǎn)品P穿越由相機3取景的區(qū)域時，在該第一圖像系列的圖像之中識別包括產(chǎn)品P的相對于前進方向F考慮的頭端的初始圖像。該步驟被指示為產(chǎn)品的起點或產(chǎn)品P的頭端的識別步驟(步驟101)。直到已經(jīng)識別了該初始圖像為止，該系統(tǒng)繼續(xù)采集第一圖像系列的圖像，即連續(xù)輸送機2運行穿過的區(qū)域的圖像。從產(chǎn)品P的起點已經(jīng)被識別的時刻起，即從初始圖像的識別起，相機3采集至少第二相繼圖像系列，其示出產(chǎn)品P沿著前進方向F向前運動(圖像采集步驟102)。該采集以一頻率發(fā)生，從而以最大可能輸運速度V獲得兩個相繼圖像的部分交疊。這一條件由以下公式表達
V * T < (1/n) * L其中V實際上是產(chǎn)品P的最大可能輸運速度，T是采集兩個相繼圖像之間所經(jīng)過的時間，L是每個圖像沿著前進方向F考慮的長度，并且η > 2，從而兩個相繼圖像交疊至少等于L/n的部分。優(yōu)選地，n=2并且每個圖像被視為由中平面分割成具有相等尺度的兩個相繼節(jié)段，這兩個相繼節(jié)段分別被相對于前進方向F指示為右段RD和左段RS。在下面的描述中，僅作為示例，前進方向F被視為從左到右。從初始圖像起并且針對所采集的第二圖像系列的每個圖像，即針對所采集的產(chǎn)品P的每個圖像，系統(tǒng)I在其中選擇辨認區(qū)域A或辨認圖案(辨認區(qū)域(圖案)的選擇步驟103)。就辨認區(qū)域或辨認圖案而言，意在指示相對于產(chǎn)品的圖像的剩余部分能夠被識別并辨認的一部分圖像。因此有必要的是，由相機3記錄的產(chǎn)品P的面的表面紋理不是均勻的或重復(fù)的，或者，如果是重復(fù)的，則它必須具有這樣的重復(fù)彼此間的距離大于在兩個相·繼圖像中記錄的產(chǎn)品的整體部分。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠被應(yīng)用于滿足這一條件的所有那些產(chǎn)品。一旦選擇了產(chǎn)品P的圖像中的辨認區(qū)域或圖案A，系統(tǒng)就估計該辨認區(qū)域或圖案A在對其進行選擇的產(chǎn)品P的圖像與在對其進行選擇的該圖像之后的圖像之間的位移矢量(步驟104)。這繼續(xù)發(fā)生，直到如下情況為止在第二圖像系列的圖像之間，即在所采集的示出了產(chǎn)品P的圖像之間，識別了最終圖像，即含有產(chǎn)品P的相對于前進方向F考慮的尾端的圖像(產(chǎn)品的產(chǎn)品末端或尾端識別步驟105)。系統(tǒng)I最后根據(jù)計算和圖像處理算法來處理所估計的位移矢量和/或所采集的產(chǎn)品P的圖像，從而至少獲得產(chǎn)品P的尺度、幾何或位置數(shù)據(jù)特征(處理步驟106)。該處理步驟106特別地包括基于所估計的位移矢量對產(chǎn)品P的整體長度LP的計算步驟(步驟160)以及基于所估計的位移矢量對包括在初始圖像與最終圖像之間且包括這二者的產(chǎn)品P的圖像的聯(lián)接步驟，以便形成識別產(chǎn)品P的唯一圖像，或更準確的說是由相機3記錄的產(chǎn)品P的面(步驟161)。系統(tǒng)I還包括由以下操作組成的步驟估計產(chǎn)品P的頭端相對于在初始圖像(所選擇的第一圖案-步驟107)中以及在屬于示出了產(chǎn)品P的第二相繼圖像系列的每個圖像直至IJ其最終圖像中選擇的辨認區(qū)域或圖案A的距離(跟蹤步驟171)。這使得有可能在產(chǎn)品P沿著前進方向F行進時獲得并保持跟蹤產(chǎn)品P的頭端的位置。為了獲得產(chǎn)品P的完整圖片，系統(tǒng)I還預(yù)見到估計產(chǎn)品P的尾端相對于在最終圖像之前的產(chǎn)品圖像中選擇的辨認區(qū)域的距離的步驟(步驟108)。為了以計量單位處理位移矢量以便計算產(chǎn)品P的尺度、幾何或位置參數(shù)，針對所采集的產(chǎn)品P的每個圖像，包括初始圖像及其最終圖像，系統(tǒng)I還包括由以下操作組成的步驟獲取位置和/或尺度基準參數(shù)并使其與該圖像相關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)處理這些圖像和/或與其相關(guān)的位移矢量。在優(yōu)選實施例中，使相機3和在其中記錄的產(chǎn)品P的部分之間的距離D與所采集的產(chǎn)品P的每個圖像相關(guān)聯(lián)(產(chǎn)品與相機之間的距離的獲取步驟109)。然后，使如此獲取的且與產(chǎn)品的每個圖像相關(guān)聯(lián)的距離值D與和該圖像關(guān)聯(lián)的位移矢量的估計值相關(guān)，從而能夠以計量單位估計該值(相關(guān)步驟119)。
在優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)I還包括由以下操作組成的步驟使在絕對時間基準參數(shù)(參照相機3)與相對時間基準參數(shù)(參照連續(xù)輸送機)之間選擇的至少一個時間基準參數(shù)與初始圖像以及所采集的產(chǎn)品的每個圖像相關(guān)聯(lián)。然后，基于該時間參數(shù)，對位移矢量、頭端距當(dāng)前圖像的距離以及產(chǎn)品的尾端距其先前圖像的距離進行處理以確定產(chǎn)品自身的運動規(guī)律，從而能夠例如檢查相對于連續(xù)輸送機2的可能的滑動或加速度。應(yīng)該理解的是，可以相繼地與圖像自身的采集實時地執(zhí)行前述步驟。但是，并不排除首先采集圖像且然后在相對于其采集被延遲的時刻進行處理。此后，上述步驟中的一些被更詳細地描述。如上所述，當(dāng)產(chǎn)品P沒有穿越由相機3取景的區(qū)域時，該相機采集該區(qū)域的相繼圖像系列，其被存儲(第一圖像系列-采集步驟100)。在這些圖像中，系統(tǒng)I識別兩個控制部分，這兩個控制部分是基于系統(tǒng)的操作場所的環(huán)境特性選擇的，并且通常是在右段RD中的部分Cl和在左段RS中的部分C2，其中右和左參照前進方向F。系統(tǒng)I創(chuàng)建并更新這些控制部分Cl和C2的圖像的參數(shù)的相應(yīng)估計函數(shù)，通常為直方圖函數(shù)?！?br> 這些控制部分Cl和C2被用于識別產(chǎn)品P的初始圖像和最終圖像(步驟101和105)。圖2a和圖2b示意性示出初始圖像的識別步驟(步驟101)。在所描述的實施例中，控制部分Cl處于圖像的右段RD中，因為直到產(chǎn)品P的頭端僅占據(jù)左段RS，其前面也是可見的。當(dāng)頭端占據(jù)控制部分Cl時，與其相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的控制函數(shù)(直方圖)經(jīng)歷實質(zhì)的變化。基于該變換，系統(tǒng)I識別產(chǎn)品P的初始圖像。以完全類似的方式，如圖3a和3b所示進行產(chǎn)品的最終圖像的識別。在此情況下，控制部分C2處于左段RS中，以避免也記錄產(chǎn)品的后側(cè)，這是當(dāng)其尾端僅占據(jù)圖像的右段RD時發(fā)生的情況。在此情況下，當(dāng)不存在產(chǎn)品P時，與控制部分C2相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的控制函數(shù)(直方圖)返回到與初始采集的(采集步驟100)類似，當(dāng)此情況發(fā)生時，系統(tǒng)I辨認產(chǎn)品的尾端并因此識別其最終圖像。在替代實施例中，產(chǎn)品P的頭端和尾端可以由相對于相機3適當(dāng)布置的光電池類型的傳感器來檢測。在此情況下，所采集的第一圖像系列可以由與產(chǎn)品P的初始圖像相符合的單個圖像組成。也有可能預(yù)見到組合前述兩者的系統(tǒng)。在所采集的產(chǎn)品P的每個圖像(包括其初始圖像)中選擇辨認區(qū)域或圖案A的步驟(步驟103)包括在該圖像的左段RS中或在圖像的另一適當(dāng)部分中識別具有相對于圖像的剩余部分能夠被識別和辨認的外觀的區(qū)域或部分。為了使得該選擇是可能的，有必要使所采集的產(chǎn)品P的圖像具有足夠的清晰度水平。在優(yōu)選實施例中，為了獲得良好的清晰度水平，有必要使得產(chǎn)品P在相機3的敏感元件(例如CCD電荷耦合器件)的最大曝光時間(t)期間的位移小于像素的等價物，即需要滿足以下條件t < (d * D)/(V * f)其中t是敏感元件的最大曝光時間，d是像素的尺寸，f是透鏡的焦距，D是相機3與產(chǎn)品P之間的距離，V是產(chǎn)品P的最大前進速度，并且D f。例如，對于像素d=15ym和焦距f = 50mm并且放置為與以速度V=O. 5m/s向前運動的廣品P相距D=2m的數(shù)字相機，獲得最大曝光時間t=l. 2暈秒。當(dāng)然，不同的選擇是可能的。有用地，通過處理單元5以連續(xù)方式調(diào)整連接到相機3的光學(xué)元件的聚焦，從而在所采集的圖像中獲得更多細節(jié)。一旦在初始圖像的左段RS中選擇了辨認區(qū)域或圖案A，系統(tǒng)就計算(步驟107)頭端與如此選擇的辨認區(qū)域或圖案A (所選擇的第一圖案)的重心之間的距離。針對所采集的產(chǎn)品的每個相繼圖像進行的該距離的估計及其跟蹤(步驟171)使得有可能保持跟蹤產(chǎn)品P的頭端。從初始圖像起并且針對每個相繼圖像直到最終圖像，所選擇的辨認區(qū)域或圖案A 的位移矢量(步驟104)被估計。該估計步驟(步驟104)包括在考慮從左到右的前進方向F時由以下操作組成的步驟-在產(chǎn)品的圖像(Im)的后續(xù)圖像(特別是在緊隨其后的產(chǎn)品圖像(Im+1)的右段RD)中，搜索在產(chǎn)品的圖像(Im)中選擇(特別是在該圖像(Im)的左段RS中選擇(圖4a))的辨認區(qū)域或圖案A (步驟140)，-如果搜索到，即系統(tǒng)已經(jīng)在圖像(Im+1)的右段RD中跟蹤到在先前圖像(Im)中選擇的辨認區(qū)域或圖案A，則計算在選擇辨認區(qū)域或圖案A的圖像(Im)中與在該圖像的后續(xù)圖像(Im+1)中的辨認區(qū)域或圖案A的重心位置之間的距離的值(圖4c)，并且將如此計算的距離的值認為是位移矢量(步驟141)。如果未搜索到，則在相繼圖像(Im+2)上執(zhí)行搜索，并且，如果這一搜索也未搜索至IJ，則系統(tǒng)在源圖像(Im)中選擇不同的辨認區(qū)域或圖案并且重復(fù)相對于所選擇的該不同的辨認區(qū)域或圖案的搜索步驟。在重復(fù)的搜索步驟也未搜索到的情況下，則計算先前估計的位移矢量的平均值以把其當(dāng)作當(dāng)前位移矢量(步驟142)。該最后估計可以稍后被改進，即一旦所有圖像已經(jīng)被采集并且相對位移矢量已經(jīng)被計算，則考慮在對應(yīng)性搜索是否定的圖像之前和之后的圖像的位移矢量的平均值?；谌绱斯烙嫷奈灰剖噶?，產(chǎn)品P的頭端的距離(步驟171)被更新。然后系統(tǒng)I繼續(xù)在圖像(Im+1)的左段RS中選擇新的辨認區(qū)域或圖案并且重復(fù)上述步驟。系統(tǒng)I估計位移矢量和頭端的位置的像素值；為了將它們轉(zhuǎn)換成計量單位，有必要使如此估計的值與例如相機3與產(chǎn)品P之間的距離的尺度基準參數(shù)相關(guān)(步驟119)。為此目的，如上所述，系統(tǒng)I準備好獲取距離D的值并使其與產(chǎn)品P的每個圖像相關(guān)聯(lián)，其中該距離D為相機3與在該圖像中記錄的產(chǎn)品P的部分之間的距離(步驟109)。根據(jù)距離D是否預(yù)先已知或者其沿著產(chǎn)品P的整個縱向發(fā)展是否恒定，該步驟可以包括不同的步驟。如果相機3與產(chǎn)品P之間的距離D在包括在頭端與尾端之間的整體縱向發(fā)展中是恒定的并具有已知值，則將該已知值與每個圖像相關(guān)聯(lián)。
如果相機3與產(chǎn)品P之間的距離D在包括在頭端與尾端之間的整體發(fā)展中是未知的或不恒定的，則可以啟動不同的替代方案-針對由相機3記錄的產(chǎn)品P的每個部分，通過由例如飛行時間激光傳感器7構(gòu)成的距離檢測器獲取距離D的值，并且使所獲取的值與產(chǎn)品的相關(guān)圖像相關(guān)聯(lián)，或者-針對產(chǎn)品的初始圖像并且針對每個相繼圖像，根據(jù)已知并記錄在產(chǎn)品自身的圖像中的尺度基準參數(shù)或元件推斷距離D的值，并且使所推斷出的值與相關(guān)圖像相關(guān)聯(lián)。作為用于根據(jù)其推斷距離D的基準參數(shù)，如果產(chǎn)品P的高度H是已知的并且沿著產(chǎn)品P的整個縱向發(fā)展是恒定的，則可以使用產(chǎn)品P的高度H。如果高度H也是未知的或不恒定的，則有可能在產(chǎn)品的頭端和尾端附近應(yīng)用具有 已知尺寸的標簽類型的相應(yīng)基準元件，并且針對產(chǎn)品的每個圖像，根據(jù)分別在產(chǎn)品的初始圖像和最終圖像中記錄的這兩個基準標簽的圖像推斷距離D的值。使用這兩個已知基準標簽使得有可能也檢測產(chǎn)品P相對于連續(xù)輸送機2的縱軸的可能的傾斜。作為替代，有可能引導(dǎo)相機3以在每個圖像中記錄連續(xù)輸送機2的已知部分，并且針對產(chǎn)品的每個圖像，根據(jù)在其中記錄的連續(xù)輸送機2的已知部分推斷距離D的值。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地理解的是，所采集的產(chǎn)品P的圖像以及從它們收集的數(shù)據(jù)(產(chǎn)品的長度、產(chǎn)品的頭端的位置、產(chǎn)品與相機之間的距離等)可以被進一步處理以找到產(chǎn)品P的進一步幾何、尺度或位置數(shù)據(jù)特征。例如，通過使產(chǎn)品P的圖像與相對或絕對時間基準參數(shù)相關(guān)，有可能找到產(chǎn)品P的運動規(guī)律并且驗證相對于連續(xù)輸送機2的可能的滑動或加速度，從而能夠可能地介入后者的操作。根據(jù)所采集的圖像，通過將相機3布置為相對于水平面傾斜非零角度以便記錄連續(xù)輸送機的一部分，有可能找到關(guān)于產(chǎn)品P的縱軸相對于連續(xù)輸送機2的交叉方向的位置的數(shù)據(jù)或者其可能的傾斜的數(shù)據(jù)，正如關(guān)于由相機記錄的面的表面形狀輪廓的數(shù)據(jù)，以便檢測例如凹形或凸形。這些最后的數(shù)據(jù)可以被用于介入生產(chǎn)線，以例如校正沿著路線放置的工作站的入口中的產(chǎn)品P的位置。這同樣適用于如下情況針對產(chǎn)品P的每個圖像，還例如通過激光傳感器7獲取相機3與在其中記錄的產(chǎn)品P的部分之間的距離D。如前所述，系統(tǒng)I可以包括若干相機3，以便將上述步驟應(yīng)用于由每個相機采集的圖像。在此情況下，有可能對由被布置為對產(chǎn)品P的不同面進行取景的兩個或更多個相機3采集的圖像進行合成，從而獲得整個產(chǎn)品P的整體立體圖像。在圖5 — 8中示出了系統(tǒng)I的不同實施例。在圖5中，系統(tǒng)I包括單個相機3，其以相對于含有連續(xù)輸送機2的水平面為非零的角度α放置，在此情況下，連續(xù)輸送機2被記錄在每個圖像中的部分可以被用作獲取相機3與產(chǎn)品P之間的距離的基準，而不必提供距離檢測器。在圖6中，系統(tǒng)I被不出為包括兩個相機3,其被布置為使其軸線相對于豎向處于90°，并且布置為在連續(xù)輸送機2的相對側(cè)彼此對準，從而對產(chǎn)品P的兩個相對面進行取
旦
-5^ O圖7示出包括單個相機3的系統(tǒng)1，該相機被放置為使其軸線在豎向，從而對產(chǎn)品P的頂面進行取景，以能夠容易地檢測其相對于連續(xù)輸送機2的縱軸的可能的失準。
圖8示出系統(tǒng)1，其包括相對于彼此以90°角放置的三個相機3。最后，圖9示出包括一系列系統(tǒng)I的設(shè)備200，這些系統(tǒng)被沿著產(chǎn)品P的生產(chǎn)線或加工線應(yīng)用于不同的位置，在該生產(chǎn)線或加工線中，連續(xù)輸送機2在不同的工作站300之間轉(zhuǎn)移產(chǎn)品P。在此情況下，系統(tǒng)I可以被連接到中央控制單元10，該中央控制單元監(jiān)視路線自身的管理。因此有可能在產(chǎn)品P經(jīng)過的不同地點識別并辨認產(chǎn)品P，保持跟蹤其沿著路線的向前運動，在每個地點確定它已經(jīng)呈現(xiàn)的位置等。通過所進行的描述和附圖，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)目標的特性是清楚的，正如相關(guān)優(yōu)點也是清楚的。特別地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使得有可能在任何產(chǎn)品P沿著由連續(xù)輸送機限定的前進方向行進時，特別是其沿著生產(chǎn)線行進時，確定該產(chǎn)品的尺度、幾何和位置數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠被應(yīng)用的唯一條件是產(chǎn)品P必須具有表面紋理，該 表面紋理是不均勻的或不重復(fù)的，或者，如果它是重復(fù)的，則它具有這樣的重復(fù)彼此間的距離大于在兩個相繼圖像中記錄的產(chǎn)品的整體部分。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠被特別應(yīng)用于厚板、鋼坯、卷材等類型的原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品，并且一般地應(yīng)用于滿足上述條件的所有產(chǎn)品，例如由大理石或木材制成的產(chǎn)品。特別地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使得有可能確定尺度數(shù)據(jù)，尤其是在產(chǎn)品沿著生產(chǎn)線或加工線行進時確定產(chǎn)品的整體長度，這是通過在不管產(chǎn)品自身相對于其所停置于其上的連續(xù)輸送機的可能的滑動或加速度且不管產(chǎn)品自身的尺度的情況下提供精確測量來進行的。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也使得有可能沿著生產(chǎn)線識別和辨認產(chǎn)品、保持跟蹤其位置并且檢測其相對于連續(xù)輸送機的縱軸的可能的失準，從而能夠提供有益于對連續(xù)輸送機和/或由其連接的工作站的操作做出適當(dāng)介入的數(shù)據(jù)，以便例如使產(chǎn)品相對于工作站的入口對準。此外，這些目的通過系統(tǒng)來實現(xiàn)，該系統(tǒng)使用已知的設(shè)備、容易建立并具有低成本，并且能夠被應(yīng)用于現(xiàn)有生產(chǎn)線而不必執(zhí)行特別的安裝介入。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)被放置在連續(xù)輸送機的旁邊并且距連續(xù)輸送機一距離，留該距離是為了實際上自由地獲得任何介入。如此構(gòu)思的系統(tǒng)和方法能夠進行多種修改和變化，所有這些都被本發(fā)明所覆蓋；此外，所有細節(jié)能夠被技術(shù)上等效的元素替換。實際上，根據(jù)技術(shù)需求，所用的材料以及尺寸可以是任意的。
權(quán)利要求
1.一種檢測和確定由連續(xù)輸送機(2)輸運的產(chǎn)品(P)的幾何、尺度和位置特征的方法，所述產(chǎn)品特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品，所述產(chǎn)品以低于或等于最大輸運速度(V)的輸運速度向前運動，該方法包括由以下操作組成的步驟 -至少通過與連續(xù)輸送機的前進速度(F)交叉地放置并距其一距離的圖像采集設(shè)備(3)采集(100)示出了所述連續(xù)輸送機(2)運行所穿過的相同區(qū)域的至少第一相繼圖像系列，至少產(chǎn)品(P)停置在所述連續(xù)輸送機上； -在所述第一圖像系列中識別(101)包括所述產(chǎn)品(P)的相對于所述前進方向(F)考慮的頭端的初始圖像； -通過所述圖像采集設(shè)備(3)以一采集頻率采集(102)示出了沿著所述前進方向(F)向前運動的所述產(chǎn)品的至少第二相繼圖像系列，從而以所述最大輸運速度(V)獲得兩個相繼圖像的部分交疊； -在所述初始圖像中和在示出了所述產(chǎn)品的所述第二相繼圖像系列的每個圖像中選擇(103)辨認區(qū)域(A)； -估計(104)在所述初始圖像中和在所述第二圖像系列的每個圖像中選擇的所述辨認區(qū)域(A)在對其進行選擇的圖像與在對其進行選擇的該圖像之后的圖像之間的位移矢量； -在示出了所述產(chǎn)品(P)的所述第二相繼圖像系列的圖像之中識別(105)含有所述產(chǎn)品的相對于所述前進方向(F)考慮的尾端的最終圖像； -根據(jù)計算和圖像處理算法處理(106)所估計的位移矢量和/或所述產(chǎn)品(P)的所采集的圖像，以至少獲得所述產(chǎn)品的尺度、幾何或位置特性數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括由以下操作組成的步驟在所估計的位移矢量的基礎(chǔ)上，聯(lián)接(161)包括在所述初始圖像與所述最終圖像之間且包括這二者的所述產(chǎn)品(P)的圖像，以形成識別所述產(chǎn)品的唯一圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，還包括由以下操作組成的步驟(107;171):估計所述產(chǎn)品(P)的頭端與在所述初始圖像中和在示出了所述產(chǎn)品(P)的所述第二相繼圖像系列的每個圖像直到所述最終圖像中選擇的所述辨認區(qū)域(A)之間的距離，從而能夠跟蹤所述頭端的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括由以下操作組成的步驟(108):估計所述產(chǎn)品(P)的尾端與在所述最終圖像之前的所述產(chǎn)品的圖像中選擇的所述辨認區(qū)域(A)之間的距離。
5.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，還包括由以下操作組成的步驟(109):獲取至少一個位置和/或尺度基準參數(shù)并使其與所述初始圖像和所述第二圖像系列的每個圖像相關(guān)聯(lián)，以在此基礎(chǔ)上處理所述圖像和/或與所述圖像相關(guān)的位移矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述尺度基準參數(shù)包括所述圖像采集設(shè)備(3)與在對應(yīng)圖像中記錄的所述產(chǎn)品的部分之間的距離(D )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，獲取至少一個尺度基準參數(shù)并使其與所述初始圖像和所述第二圖像系列的每個圖像相關(guān)聯(lián)的所述步驟(109)包括由以下操作組成的步驟 -如果所述圖像采集設(shè)備與所述產(chǎn)品之間的距離(D)在包括在所述頭端和所述尾端之間的所述產(chǎn)品的整體發(fā)展中是恒定的并具有已知值，則使所述已知值與所述初始圖像和所述第二圖像系列的每個圖像相關(guān)聯(lián)， -如果所述圖像采集設(shè)備與所述產(chǎn)品之間的距離(D)在包括在所述頭端和所述尾端之間的所述產(chǎn)品的整體發(fā)展中是未知的或不恒定的，則 -針對由所述圖像采集設(shè)備(3)記錄的所述產(chǎn)品的每個部分，通過距離檢測器獲取所述距離的值并且使所獲取的值與所述產(chǎn)品的相關(guān)圖像相關(guān)聯(lián)，或者 -針對所述初始圖像并針對所述第二圖像系列的每個圖像，根據(jù)已知并記錄在所述產(chǎn)品的圖像中的參數(shù)或尺度基準元件推斷所述距離的值并且使所推斷出的值與相關(guān)圖像相關(guān)聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3— 7中的一項或多項所述的方法，還包括由以下操作組成的步驟 -使在絕對時間基準參數(shù)和相對于所述連續(xù)輸送機的時間基準參數(shù)之間選擇的至少一個時間基準參數(shù)與所述初始圖像和所述第二圖像系列的每個圖像相關(guān)聯(lián)， -基于所述時間基準參數(shù)處理所述位移矢量和所述距離，以確定所述產(chǎn)品的運動規(guī)律。
9.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其中，所述位移矢量的所述估計階段(104)包括由以下操作組成的步驟 -在其后續(xù)圖像中搜索(140)在所述初始圖像中或在所述第二圖像系列的圖像中選擇的所述辨認區(qū)域(A)， -如果搜索到，則估計(141)在選擇所述辨認區(qū)域(A)的圖像中與在所述后續(xù)圖像中的所述辨認區(qū)域(A)的重心位置之間的距離的值并且將如此計算的距離值認為是所述位移矢量， -如果未搜索到，則在源圖像中選擇不同的辨認區(qū)域并且重復(fù)所述搜索步驟， -如果所重復(fù)的搜索未搜索到，則計算(142)先前估計的所述位移矢量的平均值并且將如此計算的平均值認為是當(dāng)前位移矢量。
10.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其中，所述初始圖像和所述最終圖像的所述識別步驟包括由以下操作組成的步驟檢測在示出了所述連續(xù)輸送機(2)運行穿過的所述區(qū)域的所述第一圖像系列的圖像中選擇的相應(yīng)基準部分(C1、C2)的參數(shù)的控制函數(shù)的變化。
11.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其中，所述尺度特性數(shù)據(jù)是所述產(chǎn)品的長度(LP)。
12.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其中，所述步驟與所述第一系列和所述第二系列的所述相繼圖像的采集是實時發(fā)生的。
13.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其中，所述圖像采集設(shè)備被放置為使得其軸線在與所述前進方向(F)垂直且正交的平面上并且相對于豎向以角度α取向，0° 彡 α 彡 90°。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其被應(yīng)用于來自所述圖像采集設(shè)備(3)中的至少兩個圖像采集設(shè)備的所采集的圖像，其中，所述至少兩個圖像采集設(shè)備被布置為使得它們的軸線根據(jù)不同的角度α取向以便記錄所述產(chǎn)品的相鄰或相對的至少兩個面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括由以下操作組成的步驟聯(lián)接由所述至少兩個圖像采集設(shè)備(3)采集的所述產(chǎn)品的圖像成為所述產(chǎn)品的立體圖像。
16.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其中，所述圖像采集設(shè)備(3)是由相機組成的。
17.—種檢測和確定由連續(xù)輸送機(2)輸運的產(chǎn)品(P)的幾何、尺度和位置特征的系統(tǒng)，所述產(chǎn)品特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品，所述產(chǎn)品以低于或等于最大輸運速度(V)的輸運速度向前運動，該系統(tǒng)至少包括圖像采集設(shè)備(3)，所述圖像采集設(shè)備與連續(xù)輸送機(2)的前進速度交叉地放置并距所述連續(xù)輸送機限定的距離，并且其與能夠?qū)嵤└鶕?jù)權(quán)利要求I 一 16中的一項或多項所述的方法的處理單元(5)相關(guān)聯(lián)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)(I)，還包括與所述圖像采集設(shè)備(3)相關(guān)聯(lián)的所述連續(xù)輸送機(2)的照明設(shè)備(4)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的系統(tǒng)(1)，還至少包括檢測所述圖像采集設(shè)備(3)與所述連續(xù)輸送機(2)或位于其上的產(chǎn)品(P)之間的距離的設(shè)備(7)，其中，所述距離檢測設(shè)備與所述處理單元(5)相關(guān)聯(lián)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17- 19中的一項或多項所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述圖像采集設(shè)備(3)被放置為使得其自身的軸線處于與所述前進方向垂直且正交的平面上并且與豎向相比以角度α取向，0°彡α彡90°。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(1)，包括至少兩個所述圖像采集設(shè)備(3)，其被放置為使得它們的軸線根據(jù)不同的角度取向以便記錄所述產(chǎn)品(P)的相鄰或相對的至少兩個面。
22.根據(jù)權(quán)利要求17- 21中的一項或多項所述的系統(tǒng)(1)，包括與所述處理單元(5)接口的顯示工具(6)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17- 22中的一項或多項所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述圖像采集設(shè)備(3)是由相機組成的。
24.—種用于監(jiān)控由連續(xù)輸送機(2)在生產(chǎn)線或加工線的不同站(300)之間輸運的產(chǎn)品流的設(shè)備(200)，其包括兩個或更多個根據(jù)權(quán)利要求17-23中的一項或多項所述的系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)沿著所述連續(xù)輸送機(2)放置并且其處理單元(5)與中央處理單元(10)接□。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測和確定由連續(xù)輸送機(2)輸運的產(chǎn)品(P)的幾何、尺度和位置特征的方法，所述產(chǎn)品特別是原始的、大致成形的、粗糙的或半成品的鋼鐵產(chǎn)品，所述產(chǎn)品以低于或等于最大輸運速度(V)的輸運速度向前運動，該方法包括由以下操作組成的步驟-至少通過與連續(xù)輸送機的前進方向(F)交叉地放置并距其一距離的圖像采集設(shè)備(3)采集(100)示出了所述連續(xù)輸送機(2)運行所穿過的相同區(qū)域的至少第一相繼圖像系列，至少產(chǎn)品(P)停置在所述連續(xù)輸送機上；-在所述第一圖像系列中識別(101)包括所述產(chǎn)品(P)的相對于所述前進方向(F)考慮的頭端的初始圖像；-通過所述圖像采集設(shè)備(3)以一采集頻率采集(102)示出了沿著所述前進方向(F)向前運動的所述產(chǎn)品的至少第二相繼圖像系列，從而以所述最大輸運速度(V)獲得兩個相繼圖像的部分交疊；-在所述初始圖像中和在示出了所述產(chǎn)品的所述第二相繼圖像系列的每個圖像中選擇(103)辨認區(qū)域(A)；-估計(104)在所述初始圖像中和在所述第二圖像系列的每個圖像中選擇的所述辨認區(qū)域(A)在對其進行選擇的圖像與在對其進行選擇的該圖像之后的圖像之間的位移矢量；-在示出了所述產(chǎn)品(P)的所述第二相繼圖像系列的圖像之中識別(105)含有所述產(chǎn)品的相對于所述前進方向(F)考慮的尾端的最終圖像；-根據(jù)計算和圖像處理算法處理(106)所估計的位移矢量和/或所述產(chǎn)品(P)的所采集的圖像，以至少獲得所述產(chǎn)品的尺度、幾何或位置特性數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T7/60GK102884552SQ201180023068
公開日2013年1月16日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者C·莫里, M·坎波多尼科 申請人:特諾恩股份公司