專利名稱：視頻鋼管跟蹤裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金領域，尤其涉及鋼管生產(chǎn)技術，特別涉及鋼管生產(chǎn)過程的監(jiān)控裝置，特別是一種視頻鋼管跟蹤裝置。
技術背景在ERW鋼管生產(chǎn)線的后段，鋼管從整個鋼卷生產(chǎn)的連續(xù)管上被切割下來之后， 被送入精整區(qū)域進行檢驗和處理。根據(jù)ERW鋼管生產(chǎn)業(yè)的通行標準——API (American Petroleum Institute)標準的要求，需要對所有符合標準要求的產(chǎn)品實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的追溯，也就是通過最終打印在鋼管管體的編號可以查詢生產(chǎn)此鋼管時對應的數(shù)據(jù)以及所有的檢測數(shù)據(jù)。由于整個精整區(qū)域的面積很大，長度會達到數(shù)百米，鋼管在區(qū)域內(nèi)的流向復雜， 檢測處理的設備眾多，難以將所有的數(shù)據(jù)準確的對應到每一根生產(chǎn)的鋼管上?，F(xiàn)有技術中，采用傳感器檢測和人工修正相配合的方式，通過各種傳感器感應鋼管的位置，加上通過對與電磁閥控制的搬運機構和電機控制的傳輸輥道的邏輯判斷，來跟蹤鋼管的流向。對應一部分鋼管離線處理要求采用人工修正，比如鋼管被送入人工檢測臺架后進行了人工的處理(打磨，短切等)，或者由吊車將離線的鋼管重新吊入指定的在線區(qū)域進行接下來的處理寸。但是，現(xiàn)有技術存在以下問題(1)傳感器檢測的準確性存在問題，由于鋼管生產(chǎn)線的環(huán)境惡劣，管體通過傳感器檢測點時通常會帶有乳化液體和焊接造成的內(nèi)外毛刺，管體表面有大量的氧化鐵粉，同時鋼管進入精整區(qū)域的時候溫度較高。檢測鋼管的傳感器比較容易造成誤信號。同時，由于生產(chǎn)的鋼管的產(chǎn)品系列從小到大的管徑差距較大，傳感器的檢測位置也是一個很大的問題，如果調(diào)整不好很容易造成某些產(chǎn)品由于傳感器安裝位置的問題而無法感應，進而無法進行檢測。( 現(xiàn)場布線復雜。由于精整區(qū)域的面積巨大，每個區(qū)域的面積也很大，鋼管的尺寸大小不一，長短差距也很大，那么要正確檢測鋼管的位置的話，就需要在布置大量的傳感器，而且在目前的情況下，由于單個傳感器檢測的可靠性的問題，通常的對應方法是采用冗余傳感器的方法，這樣就需要更多數(shù)量的傳感器，考慮到每個傳感器都需要電源、檢測信號等一系列的電纜線，整個的布線就會非常復雜。(3)實施和維護成本高。設計、施工、調(diào)試、維護的成本，由于大量的傳感器的數(shù)量的問題，就變得非常困難，成本會大量增加。整個項目的過程也會因此被拖延很長時間。同時，傳感器的損壞(自然損壞和被鋼管撞擊的意外損壞)使得維護的備件和人員消耗都很大。(4)軟件設計難度高。大量輸入輸出點的處理，冗余的處理會是軟件設計的難度大大增加。( 不利于系統(tǒng)模塊化。由于傳感器檢測系統(tǒng)的所有信號點都是與控制系統(tǒng)緊密相關的，整個系統(tǒng)的軟件和硬件會最終融合在一起，難以實施模塊化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種視頻鋼管跟蹤裝置，所述的這種視頻鋼管跟蹤裝置要解決現(xiàn)有技術中鋼管生產(chǎn)線中鋼管檢測不準確、監(jiān)控線路復雜以及維護成本高的技術問題。本實用新型的這種視頻鋼管跟蹤裝置，由條形光源、攝像機和計算機構成，其特征在于所述的條形光源的投射方向經(jīng)過所述的攝像機的視野，所述的攝像機的信號輸出線與所述的計算機連接。進一步的，所述的條形光源是近紅外光源。進一步的，所述的攝像機是近紅外相機。進一步的，所述的計算機集成在所述的攝像機中。進一步的，所述的計算機連接在以太網(wǎng)絡或者無線網(wǎng)絡中。進一步的，所述的條形光源和攝像機交錯安裝。進一步的，所述的條形光源和攝像機設置在同一個支架上，條形光源和攝像機之間設置有間隔。進一步的，所述的條形光源和攝像機設置在一個現(xiàn)場層中，所述的計算機采用圖像處理工作站并設置在一個控制層中，攝像機的數(shù)據(jù)線與所述的圖像處理工作站連接，所述的控制層中設置有復數(shù)個可編程控制器，圖像處理工作站通過網(wǎng)絡與所述的可編程控制器連接，控制層通過網(wǎng)絡與一個制造執(zhí)行系統(tǒng)連接，所述的制造執(zhí)行系統(tǒng)包括運行工作站、 工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務器，所述的運行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務器分別與一個交換機連接，控制層中的網(wǎng)絡也與所述的交換機連接。進一步的，現(xiàn)場層中設置有傳感器，所述的傳感器設置在鋼管傳送帶處。本實用新型的工作原理是本實用新型采用結構光檢測的方法，結構光指由可見或不可見條形光源發(fā)出的條形光。當結構光照射到物體表面時，光柵之間的結構關系被物體表面的凹凸調(diào)制。具體表現(xiàn)為當物體表面平整時，發(fā)光體和攝像機得到的光的格柵之間的關系一致或者存在投影變換；當物體表面不平整時，物體高度的差異改變光的格柵直接的距離和形狀，通過攝像機分析圖像變化可以得到物體表面的3D信息。采用近紅外光源可以減少環(huán)境的影響。當有鋼管時，結構光被鋼管的高度調(diào)制，出現(xiàn)形變。利用攝像機采集落在鋼管上的條形光的形變曲線，攝像機將圖像信號發(fā)送到計算機，利用計算機根據(jù)反射光的曲率變化來判斷鋼管存在，根據(jù)前后兩個反射光格柵的時序來判斷鋼管運動的方向，根據(jù)條形光反射后形成的波峰的數(shù)量來判斷鋼管的數(shù)量，根據(jù)條形光反射后形成的波峰在視場中的位置和持續(xù)時間來跟蹤鋼管的位置。本實用新型和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本實用新型采用結構光檢測方法對鋼管流向進行監(jiān)控，提高可靠性，由于檢測的距離較遠，因此受鋼管本身的影響較小，不易損壞，同時由于采用了近紅外光源，生產(chǎn)現(xiàn)場的光照變化也不會對系統(tǒng)造成影響；而且結構簡單，安裝布線方便，設備數(shù)量少，一套攝像頭和條形光源系統(tǒng)可以覆蓋大片的區(qū)域，代替了原來系統(tǒng)的大量傳感器，同時用于處理圖像信息的計算機(圖像處理工作站)可以同時處理多個攝像頭的數(shù)據(jù)。視頻識別系統(tǒng)本身獨立與原有的控制系統(tǒng)，可以獨立拆分，同時對應于各個區(qū)域也可以按照區(qū)域完全獨立，這樣對于不同客戶的需求就有了更好的適應性。

圖1是本實用新型的視頻鋼管跟蹤裝置的檢測原理圖(鋼管不存在時)。[0017]圖2是本實用新型的視頻鋼管跟蹤裝置的檢測原理圖(鋼管存在時)。圖3是本實用新型的視頻鋼管跟蹤裝置的一個實施例的示意圖。
具體實施方式
實施例1 如圖1和圖2所示，本實用新型的視頻鋼管跟蹤裝置，由條形光源(圖中未示)、攝像機8和計算機構成，其中，所述的條形光源的投射方向經(jīng)過所述的攝像機8的視野，所述的攝像機8的信號輸出線與所述的計算機連接。具體的利用所述的條形光源發(fā)出條形光，利用所述的條形光照射生產(chǎn)線中的鋼管 10，利用所述的攝像機8采集落在鋼管10上的條形光的形變曲線，攝像機8將圖像信號發(fā)送到所述的計算機，利用計算機根據(jù)反射光的曲率變化來判斷鋼管10存在，根據(jù)前后兩個反射光格柵的時序來判斷鋼管10運動的方向，根據(jù)條形光反射后形成的波峰的數(shù)量來判斷鋼管10的數(shù)量，根據(jù)條形光反射后形成的波峰在視場中的位置和持續(xù)時間來跟蹤鋼管 10的位置。具體的，攝像機8的視野中存在鋼管10時，A、B兩處的結構光被鋼管的高度調(diào)制， 出現(xiàn)形變。計算機檢測此形變曲線，從而感知鋼管10的存在與否。當攝像機8和條形光源固定時，通過判斷反射光的曲率變化，判斷鋼管10是否存在，通過檢查A處格柵和B處格柵的時序可以判斷出鋼管運動的方向。進一步的，所述的條形光源是近紅外光源。進一步的，所述的攝像機8是近紅外相機。進一步的，所述的計算機集成在所述的攝像機8中。進一步的，所述的計算機連接在以太網(wǎng)絡或者無線網(wǎng)絡中。進一步的，所述的條形光源和攝像機8交錯安裝。如圖3所示，在本實用新型的一個實施例中，所述的條形光源和攝像機8設置在一個現(xiàn)場層中，所述的計算機采用圖像處理工作站6并設置在一個控制層中，攝像機8的數(shù)據(jù)線與所述的圖像處理工作站6連接，所述的控制層中設置有復數(shù)個可編程控制器5，圖像處理工作站6通過網(wǎng)絡與所述的可編程控制器5連接，控制層通過網(wǎng)絡與一個制造執(zhí)行系統(tǒng)連接，所述的制造執(zhí)行系統(tǒng)包括運行工作站1、工程工作站2和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務器3，所述的運行工作站1、工程工作站2和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務器3分別與一個交換機4連接，控制層中的網(wǎng)絡也與所述的交換機4連接。進一步的，現(xiàn)場層中設置有傳感器9，所述的傳感器9設置在鋼管傳送帶處。進一步的，可編程控制器5連接有觸控面板7。
權利要求1.一種視頻鋼管跟蹤裝置，由條形光源、攝像機和計算機構成，其特征在于所述的條形光源的投射方向經(jīng)過所述的攝像機的視野，所述的攝像機的信號輸出線與所述的計算機連接。
2.如權利要求1所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的條形光源是近紅外光源。
3.如權利要求2所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的攝像機是近紅外相機。
4.如權利要求1所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的計算機集成在所述的攝像機中。
5.如權利要求1所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的計算機連接與一個以太網(wǎng)絡或者一個無線網(wǎng)絡連接。
6.如權利要求1所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的條形光源和攝像機交錯安裝。
7.如權利要求1所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的條形光源和攝像機設置在同一個支架上，條形光源和攝像機之間設置有間隔。
8.如權利要求1所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于所述的條形光源和攝像機設置在一個現(xiàn)場層中，所述的計算機采用圖像處理工作站并設置在一個控制層中，攝像機的數(shù)據(jù)線與所述的圖像處理工作站連接，所述的控制層中設置有復數(shù)個可編程控制器，圖像處理工作站通過網(wǎng)絡與所述的可編程控制器連接，控制層通過網(wǎng)絡與一個制造執(zhí)行系統(tǒng)連接，所述的制造執(zhí)行系統(tǒng)包括運行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務器，所述的運行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務器分別與一個交換機連接，控制層中的網(wǎng)絡也與所述的交換機連接。
9.如權利要求8所述的視頻鋼管跟蹤裝置，其特征在于現(xiàn)場層中設置有傳感器，所述的傳感器設置在鋼管傳送帶處。
專利摘要一種視頻鋼管跟蹤裝置，由條形光源、攝像機和計算機構成，條形光源的投射方向經(jīng)過攝像機的視野，攝像機的信號輸出線與計算機連接。利用條形光源發(fā)出條形光照射生產(chǎn)線中的鋼管，利用攝像機采集落在鋼管上的條形光的形變曲線并發(fā)送到計算機，利用計算機根據(jù)反射光的曲率變化來判斷鋼管存在，根據(jù)前后兩個反射光格柵的時序來判斷鋼管運動的方向，根據(jù)條形光反射后形成的波峰的數(shù)量來判斷鋼管的數(shù)量，根據(jù)條形光反射后形成的波峰在視場中的位置和持續(xù)時間來跟蹤鋼管的位置。本實用新型采用結構光檢測方法監(jiān)控鋼管流向，提高了可靠性，檢測距離遠，受鋼管本身影響小，不易損壞，采用近紅外光源，現(xiàn)場光照變化不會造成影響，結構簡單，安裝布線方便。
文檔編號B21C51/00GK202045201SQ20112002597
公開日2011年11月23日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者何星, 沈安祺, 阮誠中 申請人:上海瑞伯德智能系統(tǒng)科技有限公司