專利名稱：視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其涉及鋼管生產(chǎn)技術(shù)，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系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在ERW鋼管生產(chǎn)線的后段，鋼管從整個(gè)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(jìn)行檢驗(yàn)和處理。根據(jù)ERW鋼管生產(chǎn)業(yè)的通行標(biāo)準(zhǔn)一API (AmericanPetroleum Institute)標(biāo)準(zhǔn)的要求,需要對(duì)所有符合標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品實(shí)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(hào)可以查詢生產(chǎn)此鋼管時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)以及所有的檢測數(shù)據(jù)。由于整個(gè)精整區(qū)域的面積很大，長度會(huì)達(dá)到數(shù)百米，鋼管在區(qū)域內(nèi)的流向復(fù)雜，檢測處理的設(shè)備眾多，難以將所有的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)到每一根生產(chǎn)的鋼管上?，F(xiàn)有技術(shù)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(yīng)鋼管的位置，加上通過對(duì)與電磁閥控制的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制的傳輸輥道的邏輯判斷，來跟蹤鋼管的流向。對(duì)應(yīng)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(tái)架后進(jìn)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(jìn)行接下來的處理
坐寸o但是，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題(I)傳感器檢測的準(zhǔn)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(diǎn)時(shí)通常會(huì)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(shí)鋼管進(jìn)入精整區(qū)域的時(shí)候溫度較高。檢測鋼管的傳感器比較容易造成誤信號(hào)。同時(shí)，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(gè)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(yīng)，進(jìn)而無法進(jìn)行檢測。(2)現(xiàn)場布線復(fù)雜。由于精整區(qū)域的面積巨大，每個(gè)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(gè)傳感器檢測的可靠性的問題，通常的對(duì)應(yīng)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(gè)傳感器都需要電源、檢測信號(hào)等一系列的電纜線，整個(gè)的布線就會(huì)非常復(fù)雜。(3)實(shí)施和維護(hù)成本高。設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、維護(hù)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(huì)大量增加。整個(gè)項(xiàng)目的過程也會(huì)因此被拖延很長時(shí)間。同時(shí)，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(hù)的備件和人員消耗都很大。(4)軟件設(shè)計(jì)難度高。大量輸入輸出點(diǎn)的處理，冗余的處理會(huì)是軟件設(shè)計(jì)的難度大大增加。(5)不利于系統(tǒng)模塊化。由于傳感器檢測系統(tǒng)的所有信號(hào)點(diǎn)都是與控制系統(tǒng)緊密相關(guān)的，整個(gè)系統(tǒng)的軟件和硬件會(huì)最終融合在一起，難以實(shí)施模塊化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，所述的這種視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)要解決現(xiàn)有技術(shù)中鋼管生產(chǎn)線中鋼管檢測不準(zhǔn)確、監(jiān)控線路復(fù)雜以及維護(hù)成本高的技術(shù)問題。本發(fā)明的這種視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，包括光源、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，其中，利用所述的光源發(fā)出條形光，利用所述的條形光照射生產(chǎn)線中的鋼管，利用所述的攝像機(jī)采集落在鋼管上的條形光的形變曲線，攝像機(jī)將圖像信號(hào)發(fā)送到所述的計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)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(gè)反射光格柵的時(shí)序來判斷鋼管運(yùn)動(dòng)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(shí)間來跟蹤鋼管的位置。進(jìn)一步的，所述的光源是近紅外光源。進(jìn)一步的，所述的攝像機(jī)是近紅外相機(jī)。進(jìn)一步的,所述的計(jì)算機(jī)集成在所述的攝像機(jī)中。進(jìn)一步的，所述的計(jì)算機(jī)連接在以太網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)中。進(jìn)一步的，所述的光源和攝像機(jī)交錯(cuò)安裝。進(jìn)一步的，所述的光源和攝像機(jī)設(shè)置在一個(gè)現(xiàn)場層中，所述的計(jì)算機(jī)采用圖像處理工作站并設(shè)置在一個(gè)控制層中，攝像機(jī)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(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)可編程控制器，圖像處理工作站通過網(wǎng)絡(luò)與所述的可編程控制器連接，控制層通過網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)連接，所述的制造執(zhí)行系統(tǒng)包括運(yùn)行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)器，所述的運(yùn)行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)器分別與一個(gè)交換機(jī)連接，控制層中的網(wǎng)絡(luò)也與所述的交換機(jī)連接。進(jìn)一步的，現(xiàn)場層中設(shè)置有傳感器，所述的傳感器設(shè)置在鋼管傳送帶處。本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)光檢測的方法，結(jié)構(gòu)光指由可見或不可見光源發(fā)出的條形光。當(dāng)結(jié)構(gòu)光照射到物體表面時(shí)，光柵之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系被物體表面的凹凸調(diào)制。具體表現(xiàn)為當(dāng)物體表面平整時(shí)，發(fā)光體和攝像機(jī)得到的光的格柵之間的關(guān)系一致或者存在投影變換；當(dāng)物體表面不平整時(shí)，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(jī)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(dāng)有鋼管時(shí)，結(jié)構(gòu)光被鋼管的高度調(diào)制，出現(xiàn)形變。圖像處理工作站的任務(wù)就是檢測此形變曲線，從而感知鋼管的存在與否。當(dāng)相機(jī)和光源固定時(shí)，通過判斷反射光的曲率變化，可以判斷是否有鋼管存在，通過檢查格柵的時(shí)序可以判斷出鋼管運(yùn)動(dòng)的方向，另外，通過判斷結(jié)構(gòu)光反射后形成的波峰的數(shù)量及每隔一定時(shí)間在視場中的位置判斷鋼管的數(shù)量并跟蹤鋼管的位置。本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明在視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)中采用結(jié)構(gòu)光檢測方法對(duì)鋼管流向進(jìn)行監(jiān)控，提高可靠性，由于檢測的距離較遠(yuǎn)，因此受鋼管本身的影響較小，不易損壞，同時(shí)由于采用了近紅外光源，生產(chǎn)現(xiàn)場的光照變化也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響；而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝布線方便，設(shè)備數(shù)量少，一套攝像頭和光源系統(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(shí)用于處理圖像信息的計(jì)算機(jī)(圖像處理工作站)可以同時(shí)處理多個(gè)攝像頭的數(shù)據(jù)。視頻識(shí)別系統(tǒng)本身獨(dú)立與原有的控制系統(tǒng)，可以獨(dú)立拆分，同時(shí)對(duì)應(yīng)于各個(gè)區(qū)域也可以按照區(qū)域完全獨(dú)立，這樣對(duì)于不同客戶的需求 就有了更好的適應(yīng)性。


圖I是本發(fā)明的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)的檢測原理圖(鋼管不存在時(shí))。圖2是本發(fā)明的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)的檢測原理圖(鋼管存在時(shí))。圖3是本發(fā)明的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I : 如圖I和圖2所示，本發(fā)明的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，包括光源(圖中未示)、攝像機(jī)8和計(jì)算機(jī)，其中，利用所述的光源發(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(jī)8采集落在鋼管10上的條形光的形變曲線，攝像機(jī)8將圖像信號(hào)發(fā)送到所述的計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)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(gè)反射光格柵的時(shí)序來判斷鋼管10運(yùn)動(dòng)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(shí)間來跟蹤鋼管10的位置。具體的，攝像機(jī)8的視野中存在鋼管10時(shí)，A、B兩處的結(jié)構(gòu)光被鋼管的高度調(diào)制，出現(xiàn)形變。計(jì)算機(jī)檢測此形變曲線，從而感知鋼管10的存在與否。當(dāng)攝像機(jī)8和光源固定時(shí)，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(shí)序可以判斷出鋼管運(yùn)動(dòng)的方向。 進(jìn)一步的，所述的光源是近紅外光源。進(jìn)一步的，所述的攝像機(jī)8是近紅外相機(jī)。進(jìn)一步的，所述的計(jì)算機(jī)集成在所述的攝像機(jī)8中。進(jìn)一步的，所述的計(jì)算機(jī)連接在以太網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)中。進(jìn)一步的，所述的光源和攝像機(jī)8交錯(cuò)安裝。如圖3所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述的光源和攝像機(jī)8設(shè)置在一個(gè)現(xiàn)場層中，所述的計(jì)算機(jī)采用圖像處理工作站6并設(shè)置在一個(gè)控制層中，攝像機(jī)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(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)可編程控制器5，圖像處理工作站6通過網(wǎng)絡(luò)與所述的可編程控制器5連接，控制層通過網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)連接，所述的制造執(zhí)行系統(tǒng)包括運(yùn)行工作站I、工程工作站2和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)器3，所述的運(yùn)行工作站I、工程工作站2和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)器3分別與一個(gè)交換機(jī)4連接，控制層中的網(wǎng)絡(luò)也與所述的交換機(jī)4連接。進(jìn)一步的，現(xiàn)場層中設(shè)置有傳感器9，所述的傳感器9設(shè)置在鋼管傳送帶處。進(jìn)一步的，可編程控制器5連接有觸控面板7。
權(quán)利要求
1.一種視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，包括光源、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，其特征在于利用所述的光源發(fā)出條形光，利用所述的條形光照射生產(chǎn)線中的鋼管，利用所述的攝像機(jī)采集落在鋼管上的條形光的形變曲線，攝像機(jī)將圖像信號(hào)發(fā)送到所述的計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)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(gè)反射光格柵的時(shí)序來判斷鋼管運(yùn)動(dòng)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(shí)間來跟蹤鋼管的位置。
2.如權(quán)利要求I所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的光源是近紅外光源。
3.如權(quán)利要求2所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的攝像機(jī)是近紅外相機(jī)。
4.如權(quán)利要求I所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)集成在所述的攝像機(jī)中。
5.如權(quán)利要求I所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)連接在以太網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)中。
6.如權(quán)利要求I所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的光源和攝像機(jī)交錯(cuò)安裝。
7.如權(quán)利要求I所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的光源和攝像機(jī)設(shè)置在一個(gè)現(xiàn)場層中，所述的計(jì)算機(jī)采用圖像處理工作站并設(shè)置在一個(gè)控制層中，攝像機(jī)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(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)可編程控制器，圖像處理工作站通過網(wǎng)絡(luò)與所述的可編程控制器連接，控制層通過網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)連接，所述的制造執(zhí)行系統(tǒng)包括運(yùn)行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)器，所述的運(yùn)行工作站、工程工作站和制造執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)器分別與一個(gè)交換機(jī)連接，控制層中的網(wǎng)絡(luò)也與所述的交換機(jī)連接。
8.如權(quán)利要求7所述的視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，其特征在于現(xiàn)場層中設(shè)置有傳感器，所述的傳感器設(shè)置在鋼管傳送帶處。
全文摘要
一種視頻鋼管跟蹤系統(tǒng)，包括光源、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，利用光源發(fā)出條形光照射生產(chǎn)線中的鋼管，利用攝像機(jī)采集落在鋼管上的條形光的形變曲線并發(fā)送到計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)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(gè)反射光格柵的時(shí)序來判斷鋼管運(yùn)動(dòng)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(shí)間來跟蹤鋼管的位置。本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)光檢測方法對(duì)鋼管流向進(jìn)行監(jiān)控，提高了可靠性，檢測距離遠(yuǎn)，受鋼管本身的影響較小，不易損壞，采用近紅外光源，生產(chǎn)現(xiàn)場的光照變化也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響；結(jié)構(gòu)簡單，安裝布線方便，設(shè)備數(shù)量少。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102620650SQ20111003010
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者何星, 沈安祺, 阮誠中 申請(qǐng)人:上海瑞伯德智能系統(tǒng)科技有限公司