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龙图腾网获悉太原科技大学申请的专利一种基于机器视觉系统的钢水自动化取样装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116499801B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310371191.1，技术领域涉及：G01N1/10；该发明授权一种基于机器视觉系统的钢水自动化取样装置是由武迎春;邢津榕;黄莉;朱彦军;黄国梁设计研发完成，并于2023-04-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于机器视觉系统的钢水自动化取样装置在说明书摘要公布了：本发明一种基于机器视觉系统的钢水自动化取样装置，属于工业自动化检测技术领域，该系统利用机械臂抓取冷却池中的样件，将待检测样件自动送入基于条纹投影的钢水样件缺陷检测模块中。缺陷检测模块通过条纹投影轮廓术获得钢水样件的3D轮廓分布，并基于3D数据分区积分计算钢水样件体积，通过与标准样件体积对比评价当下取样是否有效，该模块结构简单，采用多帧投影、多帧采集、标号识别的方式“控制”系统投影与采集时序的同步，没有额外增加硬件时序控制单元，本发明提出的双低频指导高频的相位计算方法用于钢水样件3D重建精度更高，采用多个不同缺陷程度的钢水样件对系统的鲁棒性进行评估，论证了所提系统的有效性。

本发明授权一种基于机器视觉系统的钢水自动化取样装置在权利要求书中公布了：1.一种基于机器视觉系统的钢水自动化取样装置，其特征在于：包括第一机械臂、自动托盘、冷却水池、第二机械臂以及基于条纹投影的钢水样件缺陷检测模块，第一机械臂位于熔炉与自动托盘之间，冷却水池位于自动托盘的一侧且自动托盘翻转后，钢水样件可落入冷却水池中，第二机械臂位于冷却水池和基于条纹投影的钢水样件缺陷检测模块之间； 第一机械臂上末端固定工业勺，自动托盘上设置有多个钢水样件模具，第一机械臂控制工业勺在熔炉内取样后倒入自动托盘的钢水样件模具内，自动托盘设置有翻转装置，自动托盘翻转后将钢水样件倒入冷却水池中，第二机械臂的末端安装机械手，第二机械臂控制机械手抓取冷却水池中的钢水样件送至基于条纹投影的钢水样件缺陷检测模块； 本装置的具体工作过程如下： 步骤1将未安装抓取工具的机械臂末端固定工业勺，并利用定位技术将机械臂末端移至熔炉灶口区域，设定其关节动作将少量钢水取出；之后定位样件模具凹槽区域中心，移动并设定机械臂关节动作将取出的钢水倒入模具凹槽中； 步骤2设定自动托盘一定时间后翻转，实现将成型后的样件倒入冷却池中； 步骤3将冷却池中的样件利用机械臂定位抓取模块，通过机器视觉识别技术定位后，控制安装有机械手的机械臂至定位的样件点，并给定动作信号实现样件取出以及放置到之后的检测工作台操作； 所述机械臂定位抓取模块，包括工作台，机械臂以及CCD，CCD固定于机械臂末端，利用CCD拍摄工作台中的钢水样件图像，通过计算机处理实现抓取位置和抓取方向的获取，并转变为机械臂对应姿态信号进行抓取； 首先对采集的目标样件图像利用Canny算子处理以得到样件的初级边缘轮廓，然后将得到的边缘轮廓依次经过膨胀、填充处理得到样件的上半区域，最后将得到的样件上半区域与样件整体区域进行区域消除，得到的剩余区域作为样件的下半区域，以下半区域的质心作为目标样件的定位点； 偏转方向利用“向量”有向线段的长度定义两个像素点之间的关系，并结合数学上“角度”的概念作为当前时刻样件的姿态，分别选取上半区域选取拟合圆的圆心作为该区域的表征点，下半区域选取定位抓取点作为该区域的表征点，利用两个表征点确定偏转方向； 从机械臂末端固定的相机所拍摄图像中的获得的定位方向和偏转方向后，利用摄像机标定、手眼标定技术，转化为机械臂基座坐标系下的定位抓取点，指挥末端执行器动作实现物体的定位与抓取； 步骤4将被检测钢水样件放置于检测工作台后，利用基于条纹投影的钢水样件缺陷检测模块，通过条纹投影轮廓术获取被测钢水样件的3D面型分布，并计算体积判断样件是否合格； 所述基于条纹投影的钢水样件缺陷检测模块，包括检测工作台，数字投影仪以及CCD，被检测钢水样件放置于检测工作台，数字投影仪用于向检测工作台上投影多帧条纹，CCD用于连续采集多帧变形条纹图，然后将采集的条纹集送入计算机进行选择与时序还原，之后将有效条纹图像进行相位计算、相位展开、相位高度映射等算法重构出样件的3D面型分布；最后根据3D面型分布计算样件体积判断样件是否合格；具体步骤如下： 步骤4.1将被测钢水样件放置于检测工作台后，利用数字投影仪将具有一定相移的多帧条纹图组成的flash循环播放，其帧速度为20fps，控制CCD连续采集多帧变形条纹图，CCD采集帧速度为30fps，采集持续时间定为2s，将采集后的条纹保存至内存中； 步骤4.2将采集的条纹集送入计算机进行标号识别与排序，实现条纹的选择与时序还原，之后将有效条纹图像进行相位计算、相位展开、相位高度映射重构出样件的3D面型分布； 步骤4.3将拍摄到的被测钢水样件图像进行有效底面积的选取，并结合得到的3D面型分布计算样件体积判断样件是否合格。

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