专利名称：棒材在线计数分钢装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种棒材在线计数及分钢装置，特别是涉及一种分钢机，用以对棒材生产线的棒材自动定支分钢，以降低棒材计数误差、提高生产线自动化程度。
背景技术：
我国的棒材生产主要采用全连续和半连续式轧制生产，全连续轧制采用先进的调速控制技术，实现了轧机之间的速度完美匹配，生产能力大大提高。然而棒材成品精整工段的技术水平却非常落后，普遍采用手工点支分钢方式，受收集链床上棒材性态复杂多变、工人生理和心理等因素影响，分钢错误造成的计数误差十分突出。一方面人工分钢与棒材全连轧制高效生产率不配套，成为棒材厂的生产瓶颈；另一方面，由于包装不能准确确定支 数，使得在市场销售中只能以重量计量，厂家无法从负公差轧制方面获得经济效益。因此，为了减轻工人体力强度、降低计数误差、提高生产线自动化程度，棒材生产的自动计数分钢成为钢厂生产实践中迫切需要解决的重要课题之一。目前，有很多厂家和科研院所投入了大量的人力物力研究棒材在线计数分钢问题，也取得了一些成果。针对棒材自动计数问题，不少科技工作者提出了图像采集、图像处理的解决方法。现阶段的棒材在线计数主要使用面阵相机采集图像，对所获当前帧图像进行滤波处理、二值化处理、腐蚀处理、以及连通域处理，获得当前帧图像棒材数目。然后再获得下一帧图像中需要计数棒材的数目，进而对生产线上棒材实时计数，在累计的棒材数量达到预定值时，进行分钢动作。这种方法实施中可能出现几个问题如果棒材运动速度过快，面阵相机采集到的图像会模糊不清，影响后续的图像处理，并最终影响计数精度；棒材在传送过程中难免会出现个别棒材缩进的情况，如果缩进的棒材被周围的棒材遮挡，面阵相机就可能拍摄不到或只能拍摄到一部分这些缩进的棒材端面的图像，这样会造成棒材根数的漏计。因此，图像处理之前的图像采集是棒材计数装置必须认真考虑的一个重要环节。与之相关，棒材自动分钢装置的开发也取得了一定的进展。中南大学设计了一种液压式的分钢装置，专利号为200310110417. 5，该装置主要采用液压动力驱动分钢装置在导轨上实现水平方向定位和垂直方向分钢。这种棒材自动分离方式确实能改变以前机械式的、缓慢的人工分钢方式，但其水平定位方式精度低、速度慢，达不到现场工艺的要求。专利名称为“金属棒材自动分离方法和装置”，专利号为200810056497. 3的专利公开了自动分钢的计数当棒材在线自动计数完成后，分钢系统在每捆额定支数计数满时，自动停止当前移送链，并自动控制分离拨臂将计满数的棒材在分离点分开。专利名称为“棒材在线自动计数分钢系统”，专利号为201210002751.8的专利公开了自动计数分钢系统包括端头分钢机、后续完全分钢机和分钢视觉反馈系统，当识别出前后捆棒材要分离的位置后，分钢楔上升移到分钢位置，顶部的分钢刀插入到棒材分离间隙内，从而使两捆棒材在端头位置处分开。上述两个专利已经公开的分钢设备不很完善，需要多次动作以完成分钢，分钢误差大，分钢设备架构的合理性、连贯性和实用性欠缺。而在实际生产过程中，棒材自动计数分钢装置是精整工段实现自动化的关键，计数和分钢精度的提高，将极大地减轻工人的劳动强度和提高企业效益。研究复杂工况下的自动计数分钢装置具有非常巨大的技术研究价值和实际应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种棒材在线自动计数分钢装置，它能够在准确计数后实现自动分钢，分钢精度高，速度快，能够广泛应用和推广。本发明是通过以下措施实现上述目标的棒材自动在线计数分钢装置，包括自动计数装置和分钢机。其特征是
自动计数装置通过工业相机采集棒材图像，实时跟踪棒材，并进行定支计数，产生分钢信号；分钢机位于传送链的外侧和间隔分布于两条传动链中间，并置于滑动导轨上，由伺服电机和传动机构驱动，所述分钢机包括机体、回转机构、伸缩机构，所述伸缩机构装有分钢刀，用以根据分钢信号对棒材定支分离。所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述在线计数装置中实施图像采集的相机为线阵相机。所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是在驱动传送链的电机轴上安装相对式编码器，产生线阵相机的线扫描触发信号，使相机的线触发频率与传送链速度同步。所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述分钢机由回转机构和伸缩机构组成，伸缩机构可在回转机构内沿轴向伸缩。所述的回转机构和伸缩机构，其特征是回转机构和伸缩机构之间是花键联接。所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述分钢机由滚珠丝杠带动在滑动导轨上横向移动。所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述分钢机实现伸缩机构轴向伸缩的动力装置为缓冲气缸。所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是分钢刀采用硬质合金材料制造。本发明的有益效果是本发明对比已有技术有以下显著优点借助于本发明可完成对棒材自动计数和定支分钢，实现自动化生产，能够避免人工分钢时由于不确定性因素导致的定支分钢不精确。自动分钢装置采用伸缩、回转机构，具有速度快、分钢精度高、适应性强、设备简单可靠等优点，可提高生产效率，减少工人劳动强度，具有巨大的实际应用价值。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细地描述。其中图I本发明计数装置硬件组成示意图；图2本发明计数分钢装置的原理示意图；图3本发明分钢机的分钢示意图；图4本发明分钢机的主视结构示意图5本发明分钢机的俯视结构示意图；图6本发明分钢机的左视结构示意图；图中I分钢机机体，2伺服电机-减速器，3回转机构，4轴承，5缓冲气缸，6轴承，7拨叉，8滚针轴承，9端盖，10伸缩机构，11分钢刀，12滑动导轨，A分钢机，B钢筋。
具体实施例方式本发明要解决的技术问题是提供一种棒材在线自动计数分钢装置，它能够在准确计数后实现自动定支分钢，分钢精度高，速度快，能够广泛应用和推广。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明包括自动计数装置和分钢机，分钢机位于传送链的外侧和间隔分布于两条传动链中间，其中位于链床外侧的分钢机用来按照计数画面的分钢位置，准确将两捆棒材端部分离，位于链床中间的分钢机起到中间分钢的作用，用来将两捆棒材端头已经分开的距离依次拉大，直至棒材末端完全分开足够的尺寸。如图1、2、3、4、5、6所示。本发明实例提供了一种棒材自动计数装置，用以实时采集生产线上的棒材图像，并进行图像处理和棒材跟踪，以完成棒材的精确计数，然后按照计数画面的分钢位置产生分钢信号。自动计数装置组成示意图如图I所示。线阵相机对连续运动物体的成像敏感，可进行高分辨率成像，而对静止物体无法清晰成像。使用线阵相机采集高速运动棒材图像，不仅对棒材目标成像清晰，而且大幅减少了背景干扰，同时对缩进的棒材也能采集到信息，降低了图像预处理及棒材识别与跟踪的难度。本发明的在线计数装置使用加拿大Spyderf线阵相机，线分辨率2048，最高扫描线频率36kHz，该相机使用网口传输数据，无需图像采集卡；配合千兆网卡可实现lGbit/s的传输速度，传输距离可达50m。采用相对式编码器，安装于驱动传送链的电机轴上。相对式编码器在轴旋转时产生A和B两个相位差为90°的方波信号。只使用A信号作为相机的线扫描触发信号，使相机的线触发频率与传送链速度同步。使用条形蓝色光源，对棒材采用前向反射照明，光源从上方偏向下方照射，相机从下方偏向上方采集图像，以增大棒材端面与背景的灰度差。通过如上配置，可以采集到前景清晰的棒材图像。接着利用Blob识别算法识别出棒材端面Blob，获得Blob相关参数，并利用启发式跟踪方法，实现对生产线上高速运动的棒材进行实时图像采集、统计棒材数并在图像上标记棒材序号的功能。首先对采集到的棒材图像进行二值化处理，消除可能存在的背景影响。图像二值化后存在一些噪声，利用3X3的掩模进行中值滤波即可消除噪声。利用Blob算法快速准确提取出棒材图像的端面区域，并计算每个Blob的长、宽、面积和质心坐标。提取出每一帧图像中棒材的端面Blob，剔除其他Blob干扰，并且计算出各目标区域的质心，标记出其在当前帧上的序号。棒材图像进行Blob标记后，需要将各帧图像上同一 Blob区域关联起来，完成棒材端面的跟踪。本发明实施例提供了一种自动分钢机，如图4、5、6所示。
分钢机A位于传送链的外侧和间隔分布于两条传动链中间，包括分钢机机体I，设置于滑动导轨12上，回转机构3由两个轴承4和6支撑于分钢机机体I中，回转机构3中间安装有伸缩机构10，回转机构3与伸缩机构10以花键联接，伸缩机构10以滚针轴承8支撑于分钢机机体内，并能在回转机构3内沿轴向移动，回转机构3的回转运动由与之连接的伺服电机-减速器2实现，伸缩机构10的轴向移动由固定于机体上的缓冲气缸5带动拨叉7实现，分钢机安装有端盖9用以防尘。实现分钢动作的分钢刀11与伸缩机构10通过螺钉连接，为了分钢机可靠地工作，分钢刀要耐磨耐用和维护方便，采用硬质合金材料制造。分钢机工作过程是当计数满支后上位计算机停止链床并将得到的分钢位置在窗口上用线标出，接着上位计算机把分钢位置值转换成伺服电机I需要转动的转圈数和脉冲数通过串口通讯发送到伺服驱动器I对应的转圈寄存器和脉冲寄存器中。计算机给伺服驱动器I发送分钢命令，伺服驱动器I触发伺服电机I按照转圈寄 存器和脉冲寄存器中值转动，实现分钢机A水平方向上沿滑动导轨12的精确定位。当伺服电机I到达目标位置后，伺服驱动器I会自动给计算机返回一个位移值，计算机可以读取这个值与发送的值进行比较，形成一个精度更高的闭环控制系统，如图2所示。随后，计算机控制分钢机A的分钢刀11对棒材B进行端头分钢。此时，由分钢机A的伺服电机-减速器2驱动，回转机构3转动，当分钢刀11回转到最高位置时，缓冲气缸5带动拨叉7使伸缩机构10伸出，分钢刀11推动需要分离的棒材并加大棒材端头之间的距离，实现棒材端头分离。然后，计算机再控制后续分钢机依次进行中分，直至棒材末端完全分开足够的尺寸。中分结束后，给计算机一个分钢结束信号，计算机收到分钢结束命令后又重新开始下一次自动计数和自动分钢。以上实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于专利要求范围所界定范畴内。
权利要求
1.本发明公开一种棒材自动在线计数分钢装置，包括自动计数装置和分钢机，其特征是: 自动计数装置通过工业相机采集棒材图像，实时跟踪棒材，并进行定支计数，产生分钢信号; 分钢机位于传送链的外侧和间隔分布于两条传动链中间，并置于滑动导轨上，由伺服电机和传动机构驱动，所述分钢机包括机体、回转机构、伸缩机构，所述伸缩机构装有分钢刀，用以根据分钢信号对棒材定支分离。
2.根据权利要求I所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述在线计数装置中实施图像采集的相机为线阵相机。
3.根据权利要求I所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是在驱动传送链的电机轴上安装相对式编码器，产生线阵相机的线扫描触发信号，使相机的线触发频率与传送链速度同步。
4.根据权利要求I所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述分钢机由回转机构和伸缩机构组成，伸缩机构可在回转机构内沿轴向伸缩。
5.根据权利要求4所述的回转机构和伸缩机构，其特征是回转机构和伸缩机构之间是花键联接。
6.根据权利要求I所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述分钢机由滚珠丝杠带动在滑动导轨上横向移动。
7.根据权利要求I所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是所述分钢机实现伸缩机构轴向伸缩的动力装置为缓冲气缸。
8.根据权利要求I所述的棒材自动在线计数分钢装置，其特征是分钢刀采用硬质合金材料制造。
全文摘要
本发明公开了一种生产线上的棒材在线计数分钢装置，包括棒材自动计数装置和分钢机，棒材自动计数装置通过工业相机采集棒材图像，实时跟踪棒材，并进行定支计数，产生分钢信号；分钢机置于滑动导轨上，由伺服电机和传动机构驱动，分钢机包括机体、回转机构、伸缩机构，所述伸缩机构装有分钢刀，用以根据分钢信号对棒材定支分离。借助于本发明可实现在复杂工况下对棒材自动计数和精确分钢，能够避免人工分钢时由于不确定性因素导致的定支分钢不精确。具有速度快、精度高、适应性强、设备简单可靠等优点，并可提高效率，减少工人劳动强度，具有巨大的实际应用价值。
文档编号B65B57/20GK102849275SQ20121037528
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者刘国华, 李亮玉, 岳建锋, 汪秋贵 申请人:天津工业大学