专利名称：视频钢管跟踪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金领域，尤其涉及钢管生产技术，特别涉及钢管生产过程的监控装置，特别是一种视频钢管跟踪装置。
技术背景在ERW钢管生产线的后段，钢管从整个钢卷生产的连续管上被切割下来之后， 被送入精整区域进行检验和处理。根据ERW钢管生产业的通行标准——API (American Petroleum Institute)标准的要求，需要对所有符合标准要求的产品实现生产数据的追溯，也就是通过最终打印在钢管管体的编号可以查询生产此钢管时对应的数据以及所有的检测数据。由于整个精整区域的面积很大，长度会达到数百米，钢管在区域内的流向复杂， 检测处理的设备众多，难以将所有的数据准确的对应到每一根生产的钢管上。现有技术中，采用传感器检测和人工修正相配合的方式，通过各种传感器感应钢管的位置，加上通过对与电磁阀控制的搬运机构和电机控制的传输辊道的逻辑判断，来跟踪钢管的流向。对应一部分钢管离线处理要求采用人工修正，比如钢管被送入人工检测台架后进行了人工的处理(打磨，短切等)，或者由吊车将离线的钢管重新吊入指定的在线区域进行接下来的处理寸。但是，现有技术存在以下问题(1)传感器检测的准确性存在问题，由于钢管生产线的环境恶劣，管体通过传感器检测点时通常会带有乳化液体和焊接造成的内外毛刺，管体表面有大量的氧化铁粉，同时钢管进入精整区域的时候温度较高。检测钢管的传感器比较容易造成误信号。同时，由于生产的钢管的产品系列从小到大的管径差距较大，传感器的检测位置也是一个很大的问题，如果调整不好很容易造成某些产品由于传感器安装位置的问题而无法感应，进而无法进行检测。( 现场布线复杂。由于精整区域的面积巨大，每个区域的面积也很大，钢管的尺寸大小不一，长短差距也很大，那么要正确检测钢管的位置的话，就需要在布置大量的传感器，而且在目前的情况下，由于单个传感器检测的可靠性的问题，通常的对应方法是采用冗余传感器的方法，这样就需要更多数量的传感器，考虑到每个传感器都需要电源、检测信号等一系列的电缆线，整个的布线就会非常复杂。(3)实施和维护成本高。设计、施工、调试、维护的成本，由于大量的传感器的数量的问题，就变得非常困难，成本会大量增加。整个项目的过程也会因此被拖延很长时间。同时，传感器的损坏(自然损坏和被钢管撞击的意外损坏)使得维护的备件和人员消耗都很大。(4)软件设计难度高。大量输入输出点的处理，冗余的处理会是软件设计的难度大大增加。( 不利于系统模块化。由于传感器检测系统的所有信号点都是与控制系统紧密相关的，整个系统的软件和硬件会最终融合在一起，难以实施模块化。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种视频钢管跟踪装置，所述的这种视频钢管跟踪装置要解决现有技术中钢管生产线中钢管检测不准确、监控线路复杂以及维护成本高的技术问题。本实用新型的这种视频钢管跟踪装置，由条形光源、摄像机和计算机构成，其特征在于所述的条形光源的投射方向经过所述的摄像机的视野，所述的摄像机的信号输出线与所述的计算机连接。进一步的，所述的条形光源是近红外光源。进一步的，所述的摄像机是近红外相机。进一步的，所述的计算机集成在所述的摄像机中。进一步的，所述的计算机连接在以太网络或者无线网络中。进一步的，所述的条形光源和摄像机交错安装。进一步的，所述的条形光源和摄像机设置在同一个支架上，条形光源和摄像机之间设置有间隔。进一步的，所述的条形光源和摄像机设置在一个现场层中，所述的计算机采用图像处理工作站并设置在一个控制层中，摄像机的数据线与所述的图像处理工作站连接，所述的控制层中设置有复数个可编程控制器，图像处理工作站通过网络与所述的可编程控制器连接，控制层通过网络与一个制造执行系统连接，所述的制造执行系统包括运行工作站、 工程工作站和制造执行系统服务器，所述的运行工作站、工程工作站和制造执行系统服务器分别与一个交换机连接，控制层中的网络也与所述的交换机连接。进一步的，现场层中设置有传感器，所述的传感器设置在钢管传送带处。本实用新型的工作原理是本实用新型采用结构光检测的方法，结构光指由可见或不可见条形光源发出的条形光。当结构光照射到物体表面时，光栅之间的结构关系被物体表面的凹凸调制。具体表现为当物体表面平整时，发光体和摄像机得到的光的格栅之间的关系一致或者存在投影变换；当物体表面不平整时，物体高度的差异改变光的格栅直接的距离和形状，通过摄像机分析图像变化可以得到物体表面的3D信息。采用近红外光源可以减少环境的影响。当有钢管时，结构光被钢管的高度调制，出现形变。利用摄像机采集落在钢管上的条形光的形变曲线，摄像机将图像信号发送到计算机，利用计算机根据反射光的曲率变化来判断钢管存在，根据前后两个反射光格栅的时序来判断钢管运动的方向，根据条形光反射后形成的波峰的数量来判断钢管的数量，根据条形光反射后形成的波峰在视场中的位置和持续时间来跟踪钢管的位置。本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本实用新型采用结构光检测方法对钢管流向进行监控，提高可靠性，由于检测的距离较远，因此受钢管本身的影响较小，不易损坏，同时由于采用了近红外光源，生产现场的光照变化也不会对系统造成影响；而且结构简单，安装布线方便，设备数量少，一套摄像头和条形光源系统可以覆盖大片的区域，代替了原来系统的大量传感器，同时用于处理图像信息的计算机(图像处理工作站)可以同时处理多个摄像头的数据。视频识别系统本身独立与原有的控制系统，可以独立拆分，同时对应于各个区域也可以按照区域完全独立，这样对于不同客户的需求就有了更好的适应性。
图1是本实用新型的视频钢管跟踪装置的检测原理图(钢管不存在时)。[0017]图2是本实用新型的视频钢管跟踪装置的检测原理图(钢管存在时)。图3是本实用新型的视频钢管跟踪装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
实施例1 如图1和图2所示，本实用新型的视频钢管跟踪装置，由条形光源(图中未示)、摄像机8和计算机构成，其中，所述的条形光源的投射方向经过所述的摄像机8的视野，所述的摄像机8的信号输出线与所述的计算机连接。具体的利用所述的条形光源发出条形光，利用所述的条形光照射生产线中的钢管 10，利用所述的摄像机8采集落在钢管10上的条形光的形变曲线，摄像机8将图像信号发送到所述的计算机，利用计算机根据反射光的曲率变化来判断钢管10存在，根据前后两个反射光格栅的时序来判断钢管10运动的方向，根据条形光反射后形成的波峰的数量来判断钢管10的数量，根据条形光反射后形成的波峰在视场中的位置和持续时间来跟踪钢管 10的位置。具体的，摄像机8的视野中存在钢管10时，A、B两处的结构光被钢管的高度调制， 出现形变。计算机检测此形变曲线，从而感知钢管10的存在与否。当摄像机8和条形光源固定时，通过判断反射光的曲率变化，判断钢管10是否存在，通过检查A处格栅和B处格栅的时序可以判断出钢管运动的方向。进一步的，所述的条形光源是近红外光源。进一步的，所述的摄像机8是近红外相机。进一步的，所述的计算机集成在所述的摄像机8中。进一步的，所述的计算机连接在以太网络或者无线网络中。进一步的，所述的条形光源和摄像机8交错安装。如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述的条形光源和摄像机8设置在一个现场层中，所述的计算机采用图像处理工作站6并设置在一个控制层中，摄像机8的数据线与所述的图像处理工作站6连接，所述的控制层中设置有复数个可编程控制器5，图像处理工作站6通过网络与所述的可编程控制器5连接，控制层通过网络与一个制造执行系统连接，所述的制造执行系统包括运行工作站1、工程工作站2和制造执行系统服务器3，所述的运行工作站1、工程工作站2和制造执行系统服务器3分别与一个交换机4连接，控制层中的网络也与所述的交换机4连接。进一步的，现场层中设置有传感器9，所述的传感器9设置在钢管传送带处。进一步的，可编程控制器5连接有触控面板7。
权利要求1.一种视频钢管跟踪装置，由条形光源、摄像机和计算机构成，其特征在于所述的条形光源的投射方向经过所述的摄像机的视野，所述的摄像机的信号输出线与所述的计算机连接。
2.如权利要求1所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的条形光源是近红外光源。
3.如权利要求2所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的摄像机是近红外相机。
4.如权利要求1所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的计算机集成在所述的摄像机中。
5.如权利要求1所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的计算机连接与一个以太网络或者一个无线网络连接。
6.如权利要求1所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的条形光源和摄像机交错安装。
7.如权利要求1所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的条形光源和摄像机设置在同一个支架上，条形光源和摄像机之间设置有间隔。
8.如权利要求1所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于所述的条形光源和摄像机设置在一个现场层中，所述的计算机采用图像处理工作站并设置在一个控制层中，摄像机的数据线与所述的图像处理工作站连接，所述的控制层中设置有复数个可编程控制器，图像处理工作站通过网络与所述的可编程控制器连接，控制层通过网络与一个制造执行系统连接，所述的制造执行系统包括运行工作站、工程工作站和制造执行系统服务器，所述的运行工作站、工程工作站和制造执行系统服务器分别与一个交换机连接，控制层中的网络也与所述的交换机连接。
9.如权利要求8所述的视频钢管跟踪装置，其特征在于现场层中设置有传感器，所述的传感器设置在钢管传送带处。
专利摘要一种视频钢管跟踪装置，由条形光源、摄像机和计算机构成，条形光源的投射方向经过摄像机的视野，摄像机的信号输出线与计算机连接。利用条形光源发出条形光照射生产线中的钢管，利用摄像机采集落在钢管上的条形光的形变曲线并发送到计算机，利用计算机根据反射光的曲率变化来判断钢管存在，根据前后两个反射光格栅的时序来判断钢管运动的方向，根据条形光反射后形成的波峰的数量来判断钢管的数量，根据条形光反射后形成的波峰在视场中的位置和持续时间来跟踪钢管的位置。本实用新型采用结构光检测方法监控钢管流向，提高了可靠性，检测距离远，受钢管本身影响小，不易损坏，采用近红外光源，现场光照变化不会造成影响，结构简单，安装布线方便。
文档编号B21C51/00GK202045201SQ20112002597
公开日2011年11月23日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者何星, 沈安祺, 阮诚中 申请人:上海瑞伯德智能系统科技有限公司