一種水火彎板角變形量測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水火彎板角變形量測(cè)量方法及系統(tǒng)。該方法的物理架構(gòu)包括顯示裝置、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和三維輪廓測(cè)量?jī)x。該方法的核心是對(duì)水火彎板加工前后鋼板的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算各個(gè)焰道附近的角變形量。具體處理包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)的目標(biāo)提取、去噪、數(shù)據(jù)插補(bǔ)、焰道識(shí)別、測(cè)量點(diǎn)提取最后自動(dòng)計(jì)算出角變量的大小。因此，該方法為水火彎板焰道角變形量自動(dòng)測(cè)量提供了一種方法，以及為水火彎板工藝預(yù)報(bào)系統(tǒng)的自動(dòng)校正提供了一個(gè)基礎(chǔ)。
【專利說明】-種水火彎板角變形量測(cè)量方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水火彎板形變量自動(dòng)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水火彎板角變形量 測(cè)量方法及系統(tǒng)，主要是用于測(cè)量水火彎板后焰道附近的角變形量。

【背景技術(shù)】
[0002] 水火彎板工藝過程的自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低能耗的必 要手段。但是實(shí)現(xiàn)水火彎板工藝過程的自動(dòng)化，必須解決兩個(gè)關(guān)鍵性的問題，分別是焰道軌 跡的自動(dòng)生成和加工工藝參數(shù)的預(yù)報(bào)。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)于工藝參數(shù)的自動(dòng)生成已有了一定的研究成果。 例如，大連理工大學(xué)對(duì)加工板的溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型和形變場(chǎng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析研究，W及對(duì) 船廠實(shí)船板加工數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。最后建立了焰道的橫向收縮量和角變形量與加工工藝參數(shù) 之間的經(jīng)驗(yàn)回歸曲線，并其進(jìn)行工藝參數(shù)的預(yù)報(bào)。
[0004] 但相對(duì)而言，用于驗(yàn)證工藝參數(shù)預(yù)報(bào)是否準(zhǔn)確的焰道形變量測(cè)量技術(shù)的相關(guān)的研 究較少，且相應(yīng)的測(cè)量技術(shù)基本還停留在手工測(cè)量方式上。因此，需要一種自動(dòng)測(cè)量技術(shù)， 用于測(cè)量水火彎板后焰道附近的橫向收縮量和角變形量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有焰道附近角變形量的自動(dòng)測(cè)量問題，提出了首先一種水火彎板 角變形量測(cè)量方法，為水火彎板工藝預(yù)報(bào)系統(tǒng)的自動(dòng)校正提供了一個(gè)基礎(chǔ)。
[0006] 本發(fā)明的又一目的是提出一種水火彎板角變形量測(cè)量系統(tǒng)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種水火彎板角變形量測(cè)量方法，包括W下步驟：
[000引1)數(shù)據(jù)采集；對(duì)水火彎板加工前和加工后的鋼板進(jìn)行輪廓測(cè)量，獲取鋼板曲面的H維點(diǎn)云信息，W及各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值；
[0010] 2)數(shù)據(jù)預(yù)處理；對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)提取、去噪W及數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理獲取整個(gè)鋼板 曲面的輪廓信息；
[0011] 如焰道識(shí)別：利用燒過的焰道痕跡與鋼板本身的灰度值信息之間的差異，識(shí)別鋼 板上的焰道軌跡；提取焰道的中也軌跡，并在中也軌跡上等間距取N個(gè)測(cè)量點(diǎn)；
[0012] 4)測(cè)量點(diǎn)提?。惶崛〖庸で包c(diǎn)云數(shù)據(jù)上相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)；
[0013] 5)計(jì)算角變形量：每條焰道的角變形量是通過計(jì)算焰道上N個(gè)測(cè)量點(diǎn)的角變形量 平均值而得。
[0014] 更進(jìn)一步的，所述步驟2)中對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)提取的過程為：獲取鋼板灰度值 與周圍環(huán)境灰度值之間的差異值，當(dāng)差異值大于設(shè)定的灰度值通行域，則將其所對(duì)應(yīng)的環(huán) 境信息去除。
[0015] 更進(jìn)一步的，所述步驟2)中去噪的過程為：通過掃描數(shù)據(jù)的首尾點(diǎn)，用最小二乘 法擬合得到一條擬合曲線，分別計(jì)算中間數(shù)據(jù)點(diǎn)到樣條曲線的距離e，如果距離e大于設(shè)定 閥值則該數(shù)據(jù)點(diǎn)是噪聲點(diǎn)，剔除該點(diǎn)。
[0016] 更進(jìn)一步的，所述步驟2)中數(shù)據(jù)插補(bǔ)的過程為：將XOY平面劃分成若干個(gè)小方塊； 再將測(cè)量數(shù)據(jù)投影到該些小方塊上，如果出現(xiàn)某些方塊上沒有投影數(shù)據(jù)而四周的小方塊均 有投影數(shù)據(jù)，則該方塊對(duì)應(yīng)的XY區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)缺失區(qū)域；利用樣條插值的方法對(duì)鋼板曲面上 數(shù)據(jù)缺失區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充。
[0017] 更進(jìn)一步的，所述步驟4)中提取加工前點(diǎn)云數(shù)據(jù)上相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)的過程為：忽略 鋼板在X和Y方向上的收縮量，將測(cè)量點(diǎn)沿著Z方向投影在加工前點(diǎn)云數(shù)據(jù)上，找到加工前 點(diǎn)云數(shù)據(jù)上與測(cè)量點(diǎn)（x，y)坐標(biāo)相同的點(diǎn)。
[0018] 更進(jìn)一步的，所述計(jì)算角變形量的具體方式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種水火彎板角變形量測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 數(shù)據(jù)采集：對(duì)水火彎板加工前和加工后的鋼板進(jìn)行輪廓測(cè)量，獲取鋼板曲面的三維 點(diǎn)云信息，以及各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值； 2) 數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)提取、去噪以及數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理獲取整個(gè)鋼板曲面 的輪廓信息； 3) 焰道識(shí)別：利用燒過的焰道痕跡與鋼板本身的灰度值信息之間的差異，識(shí)別鋼板上 的焰道軌跡；提取焰道的中心軌跡，并在中心軌跡上等間距取N個(gè)測(cè)量點(diǎn)； 4) 測(cè)量點(diǎn)提?。禾崛〖庸で包c(diǎn)云數(shù)據(jù)上相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)； 5) 計(jì)算角變形量：每條焰道的角變形量是通過計(jì)算焰道上N個(gè)測(cè)量點(diǎn)的角變形量平均 值而得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水火彎板角變形量測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟2)中對(duì) 點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)提取的過程為：獲取鋼板灰度值與周圍環(huán)境灰度值之間的差異值，當(dāng)差 異值大于設(shè)定的灰度值通行域，則將其所對(duì)應(yīng)的環(huán)境信息去除。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水火彎板角變形量測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟2)中去 噪的過程為：通過掃描數(shù)據(jù)的首尾點(diǎn)，用最小二乘法擬合得到一條擬合曲線，分別計(jì)算中間 數(shù)據(jù)點(diǎn)到樣條曲線的距離e，如果距離e大于設(shè)定閥值則該數(shù)據(jù)點(diǎn)是噪聲點(diǎn)，剔除該點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水火彎板角變形量測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟2)中數(shù) 據(jù)插補(bǔ)的過程為：將XOY平面劃分成若干個(gè)小方塊；再將測(cè)量數(shù)據(jù)投影到這些小方塊上，如 果出現(xiàn)某些方塊上沒有投影數(shù)據(jù)而四周的小方塊均有投影數(shù)據(jù)，則該方塊對(duì)應(yīng)的XY區(qū)域 為數(shù)據(jù)缺失區(qū)域；利用樣條插值的方法對(duì)鋼板曲面上數(shù)據(jù)缺失區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水火彎板角變形量測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟4)中提 取加工前點(diǎn)云數(shù)據(jù)上相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)的過程為：忽略鋼板在X和Y方向上的收縮量，將測(cè)量點(diǎn) 沿著Z方向投影在加工前點(diǎn)云數(shù)據(jù)上，找到加工前點(diǎn)云數(shù)據(jù)上與測(cè)量點(diǎn)（x，y)坐標(biāo)相同的 點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水火彎板角變形量測(cè)量方法，其特征在于，所述計(jì)算角變形 量的具體方式為：
A 0 = 0 - 0 ' 上式中，AB表示點(diǎn)A與B之間的連線長(zhǎng)度，AC表示點(diǎn)A與C之間的連線長(zhǎng)度，BC表示 點(diǎn)B與C之間的連線長(zhǎng)度，其中A點(diǎn)為目標(biāo)焰道上的測(cè)量點(diǎn)，B、C為與目標(biāo)焰道相鄰的焰道 或鋼板邊界上相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，AB、AC、BC為加工前的量，AB'、AC'、BC'表示加工后的量， A Q表示角變形量。
7. -種水火彎板角變形量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 三維輪廓測(cè)量?jī)x，用于對(duì)水火彎板加工前和加工后的鋼板進(jìn)行輪廓測(cè)量，獲取鋼板曲 面的三維點(diǎn)云信息，以及各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值； 數(shù)據(jù)處理器，用于對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)提取、去噪以及數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理獲取整個(gè)鋼板曲 面的輪廓信息；利用燒過的焰道痕跡與鋼板本身的灰度值信息之間的差異，識(shí)別鋼板上的 焰道軌跡；提取焰道的中心軌跡，并在中心軌跡上等間距取N個(gè)測(cè)量點(diǎn)；提取加工前點(diǎn)云數(shù) 據(jù)上相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)；通過計(jì)算焰道上N個(gè)測(cè)量點(diǎn)的角變形量平均值得到每條焰道的角變形 量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水火彎板角變形量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量系統(tǒng)還包括 用于顯示加工鋼板的三維輪廓、焰道軌跡和各焰道的角變形量計(jì)算結(jié)果的顯示裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水火彎板角變形量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量系統(tǒng)還包 括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理器的計(jì)算結(jié)果以及加工時(shí)的工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK104359415SQ201410609808
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】程良倫, 徐金雄, 李婧瑤 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)