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龍圖騰網(wǎng)獲悉北京科技大學(xué)申請(qǐng)的專利一種基于熱軋鋼卷端面三維點(diǎn)云的卷形檢測(cè)裝置與方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115100118B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-08發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210615361.1，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06T7/00；該發(fā)明授權(quán)一種基于熱軋鋼卷端面三維點(diǎn)云的卷形檢測(cè)裝置與方法是由徐冬;郭子傲;王自強(qiáng);彭功狀;王曉晨;何海楠;楊荃設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-06-01向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種基于熱軋鋼卷端面三維點(diǎn)云的卷形檢測(cè)裝置與方法在說(shuō)明書摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種基于熱軋鋼卷端面三維點(diǎn)云的卷形檢測(cè)裝置與方法，該裝置包括三維激光雷達(dá)、安裝支架、風(fēng)冷機(jī)和服務(wù)器；其中，三維激光雷達(dá)和風(fēng)冷機(jī)均安裝在安裝支架內(nèi)，安裝支架放置于距鋼卷下線時(shí)的靜止位置預(yù)設(shè)距離處的操作側(cè)；三維激光雷達(dá)與服務(wù)器連接；風(fēng)冷機(jī)用于對(duì)三維激光雷進(jìn)行散熱；當(dāng)鋼卷到達(dá)指定位置時(shí)，三維激光雷達(dá)開(kāi)始對(duì)鋼卷操作側(cè)端面進(jìn)行掃描，得到鋼卷端面點(diǎn)云，并將得到的鋼卷端面點(diǎn)云傳遞給服務(wù)器，服務(wù)器基于鋼卷端面點(diǎn)云，對(duì)鋼卷進(jìn)行特征提取和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)巻形檢測(cè)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)熱軋鋼卷卷形的在線檢測(cè)與自動(dòng)控制，提高庫(kù)區(qū)物流的智能化水平。

本發(fā)明授權(quán)一種基于熱軋鋼卷端面三維點(diǎn)云的卷形檢測(cè)裝置與方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于熱軋鋼卷端面三維點(diǎn)云的卷形檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：三維激光雷達(dá)、安裝支架、風(fēng)冷機(jī)以及服務(wù)器；其中， 所述三維激光雷達(dá)和所述風(fēng)冷機(jī)均安裝在所述安裝支架內(nèi)，所述安裝支架放置于距鋼卷下線時(shí)的靜止位置預(yù)設(shè)距離處的操作側(cè)；所述三維激光雷達(dá)與所述服務(wù)器連接；所述風(fēng)冷機(jī)用于對(duì)所述三維激光雷達(dá)進(jìn)行散熱； 當(dāng)鋼卷到達(dá)指定位置時(shí)，所述三維激光雷達(dá)開(kāi)始對(duì)鋼卷操作側(cè)端面進(jìn)行掃描，得到鋼卷端面點(diǎn)云，并將得到的鋼卷端面點(diǎn)云傳遞給所述服務(wù)器，所述服務(wù)器基于鋼卷端面點(diǎn)云，對(duì)鋼卷進(jìn)行特征提取和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)卷形檢測(cè)； 基于鋼卷端面點(diǎn)云對(duì)鋼卷進(jìn)行特征提取和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)卷形檢測(cè)，包括： 對(duì)所述三維激光雷達(dá)掃描得到的鋼卷端面點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理； 對(duì)預(yù)處理后的鋼卷端面點(diǎn)云進(jìn)行角度標(biāo)定并得到去除鋼卷內(nèi)圈后的點(diǎn)云； 基于標(biāo)定后的點(diǎn)云，通過(guò)直通濾波取得鋼卷端面上的多條半徑，提取點(diǎn)云半徑的特征，判斷熱軋鋼卷是否為扁卷并完成對(duì)熱軋鋼卷的卷形類型識(shí)別； 對(duì)所述三維激光雷達(dá)掃描得到的鋼卷端面點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理，包括： 根據(jù)所述三維激光雷達(dá)與鋼卷的放置位置、下線鋼卷中的最大半徑Rmax以及所述安裝支架距離鋼卷的位置，通過(guò)直通濾波移除鋼卷端面點(diǎn)云中距離距鋼卷距離較遠(yuǎn)的點(diǎn)，得到第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；其中，直通濾波范圍如下式所示： 其中，x、y、z分別為所述三維激光雷達(dá)的掃描方向； 對(duì)所述第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)計(jì)濾波，剔除出現(xiàn)概率小于0.3174的點(diǎn)，以去除其中的噪聲點(diǎn)并移除離群點(diǎn)，得到第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，如下式所示： 其中，μ為全局點(diǎn)的距離均值，σ為全局點(diǎn)的距離標(biāo)準(zhǔn)差，dk為目標(biāo)點(diǎn)到其k個(gè)鄰近點(diǎn)的平均距離，若dk小于1個(gè)全局標(biāo)準(zhǔn)差σ，則將其視為噪聲點(diǎn)去除； 對(duì)預(yù)處理后的鋼卷端面點(diǎn)云進(jìn)行角度標(biāo)定并得到去除鋼卷內(nèi)圈后的點(diǎn)云，包括： 對(duì)所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)集使用RANSAC平面擬合方法擬合平面，提取到平面點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，并得到平面的法向量；擬合到的平面的特征方程如下式所示： A11+B11+C11+D11＝0 根據(jù)所述平面點(diǎn)云數(shù)據(jù)集上的點(diǎn)進(jìn)行索引，去除所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)集中位于所述平面點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的點(diǎn)，得到第三點(diǎn)云數(shù)據(jù)集； 對(duì)所述第三點(diǎn)云數(shù)據(jù)集進(jìn)行圓柱擬合，提取到圓柱點(diǎn)云數(shù)據(jù)集； 根據(jù)所述圓柱點(diǎn)云數(shù)據(jù)集上的點(diǎn)進(jìn)行索引，去除所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)集中位于所述圓柱點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的點(diǎn)，得到第四點(diǎn)云數(shù)據(jù)集； 根據(jù)擬合到的平面的法向量對(duì)所述第四點(diǎn)云數(shù)據(jù)集和圓柱點(diǎn)云數(shù)據(jù)集進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得鋼卷端面的法向量方向與所述三維激光雷達(dá)的掃描面的x軸方向相平行，得到標(biāo)定后的第四點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；并使得鋼卷平面的法向量垂直于激光雷達(dá)的掃描平面，得到標(biāo)定后的圓柱點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；其中，標(biāo)定矩陣T如下式所示： 其中，A11、B11、C11、D11分別為鋼卷端面平面方程的四個(gè)參數(shù)； 通過(guò)直通濾波取得鋼卷端面上的多條半徑，提取點(diǎn)云半徑的特征，判斷熱軋鋼卷是否為扁卷并完成對(duì)熱軋鋼卷的卷形類型識(shí)別，包括： 步驟1，根據(jù)標(biāo)定后的圓柱點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，索引圓柱體y軸值最大的點(diǎn)和y軸值最小的點(diǎn)，記錄索引到的點(diǎn)云的坐標(biāo)值B1＝x1,y1,z1、B2＝x2,y2,z2，計(jì)算得到圓柱體的軸線上某點(diǎn)的中心坐標(biāo)，如下式所示； 步驟2，通過(guò)直通濾波取得當(dāng)前標(biāo)定后的第四點(diǎn)云數(shù)據(jù)集上高度為z0上下1cm范圍內(nèi)的i個(gè)點(diǎn)，并將得到的點(diǎn)云的z軸的值全部變?yōu)?，x、y坐標(biāo)值不變，得到第五點(diǎn)云數(shù)據(jù)集； 步驟3，索引所述第五點(diǎn)云數(shù)據(jù)集并記錄y坐標(biāo)值大于0的點(diǎn)中y坐標(biāo)最小的點(diǎn)C1＝x3,y3,z3，y坐標(biāo)值小于0的點(diǎn)中y坐標(biāo)值最大的點(diǎn)C2＝x4,y4,z4，計(jì)算y3-y4得到的值即為鋼卷內(nèi)圈直徑，若計(jì)算出的y3-y4的值小于0.8D或大于1.2D，則判斷當(dāng)前鋼卷為扁卷；其中，D為標(biāo)準(zhǔn)卷形內(nèi)圈半徑； 步驟4，通過(guò)直通濾波得到y(tǒng)坐標(biāo)值大于0的點(diǎn)云半徑數(shù)據(jù)集； 步驟5，將標(biāo)定后的第四點(diǎn)云數(shù)據(jù)集旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)角度，作為新的標(biāo)定后的第四點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，并重新執(zhí)行步驟1至步驟4，得到新的點(diǎn)云半徑數(shù)據(jù)集； 步驟6，對(duì)步驟5迭代執(zhí)行6次，得到7個(gè)點(diǎn)云半徑數(shù)據(jù)集，并將得到的7個(gè)點(diǎn)云半徑數(shù)據(jù)集按照y軸值從大到小排序并去掉相同y軸值中點(diǎn)云數(shù)據(jù)中x軸值較小的點(diǎn)，得到排序后的點(diǎn)云半徑數(shù)據(jù)集； 步驟7，統(tǒng)計(jì)扁卷判斷結(jié)果，若超過(guò)2次判斷為扁卷，則判斷鋼卷有扁卷缺陷； 步驟8，對(duì)每一點(diǎn)云半徑數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的半徑進(jìn)行特征提取，從而初步判斷鋼卷的卷形，統(tǒng)計(jì)每條半徑的判斷結(jié)果，得到卷形的最終判斷結(jié)果。

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