CN102424156A - 棒材在线自动计数分钢系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棒材在线自动计数分钢系统，包括自动计数系统和自动分钢系统，所述自动分钢系统包括：端头分钢机、后续完全分钢机和分钢视觉反馈系统，本发明的有益效果是：借助于本发明可自动对棒材进行计数和定支分离，实现操作的无人化，节省人力，计数几乎是持续无间隔的，只有在分钢过程中才需要停一次链床，大幅度的提高了企业的生产作业率。分钢的精确度高，能够在复杂工况条件下完成精确分钢，应用范围广，具有非常巨大的实际应用价值。

Description

棒材在线自动计数分钢系统

技术领域

 本发明涉及一种棒材在线自动计数分钢系统。

背景技术

在螺纹钢销售过程中，棒材计数准确性问题直接关系到钢材负公差率多少的状况，在外形尺寸稳定的条件下，定支的准确性直接影响每捆产品的负公差率。因此，也成为用户广泛关注及市场数量议异的焦点问题。目前厂家基本全部采用定支包装，这样有利于客户的销售，然而如果计数少于国标数量，会导致产生异议索赔，更影响企业的信誉；如果多于国标数量又降低了企业效益，把负差效益白白浪费。客户购货时有些来不及复检，有些运至工地后检验，一旦发现成捆棒材有少支现象，会提出索赔要求。基于以上原因，螺纹钢生产线计数分钢准确与否，成为解决这一问题的关键。目前轧钢厂一般采用人工计数、人工分离方式生产，环境比较恶劣，很难避免不出现计数误差，从而浪费了人力物力，无形中还对公司信誉造成不良影响，降低了产品的市场竞争力。

目前有很多厂家和科研院所投入了大量的精力研究轧钢厂在线棒材的计数问题，也取得了一些成果，例如：专利名称为“金属棒材计数系统”专利号：“200410070827.6 ”的专利中公开了金属棒材计数技术：采用图像识别信息技术，系统在移送链侧部采集棒材端面图像，然后将棒材端面图像进行图像识别后实现计数。

专利名称为“金属棒材自动分离方法及装置”专利号为“200810056497.3”公开了自动分钢的技术：当棒材在线自动计数完成以后，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离开。

以上专利已经公开的分钢设备很不完善，仅仅停留在理论层面，而在实际生产过程中，分钢设备是实现整套系统运行好坏的关键而且技术难题较多，很难到达所要求的精确度，因此严重制约着棒材计数分钢系统的应用和推广。研究复杂工况条件下的自动计数分钢系统具有非常巨大的技术研究价值和实际应用价值。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种棒材在线自动计数分钢系统，

它能够在计数结束后实现机械自动分钢，分钢精度高，能够广泛应用和推广。 

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种棒材在线自动计数分钢系统，包括自动计数系统和自动分钢系统，所述自动分钢系统包括：

端头分钢机，设置在传送链的外侧，包括底座，底座上设置有横向导轨、伺服电机和传动装置，所述伺服电机通过传动装置驱动连接有可沿横向导轨移动的门形导向架，所述导向架上设置有纵向导轨和纵向伸缩动力装置Ⅰ，所述纵向伸缩动力装置Ⅰ的伸缩端上方驱动连接有可沿纵向导轨移动的分钢楔，所述分钢楔顶部为三角形或梯形并且顶端设置有分钢刀，所述纵向伸缩动力装置Ⅰ设置有控制其伸缩的电磁阀Ⅰ；

后续完全分钢机，设置在两条传送链之间，包括门形支架，所述支架上设置有纵向伸缩动力装置Ⅱ，纵向伸缩动力装置Ⅱ伸缩端连接有顶部为三角形或梯形的分钢部件，所述分钢部件为翻转分钢楔或者升降分钢楔，所述翻转分钢楔与支架和纵向伸缩动力装置Ⅱ伸缩端转动连接，纵向伸缩动力装置Ⅱ设置有控制其伸缩的电磁阀Ⅱ；

分钢视觉反馈系统，包括棒材图像识别采集装置和分钢视觉反馈主机，所述棒材图像识别采集装置用于实时识别和采集棒材端部的图像信号并传送给分钢视觉反馈主机，所述分钢视觉反馈主机用于将图像信号进行分析处理并将控制信号发送给伺服装置、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ。

上述后续完全分钢机为若干个，并且间隔排列在两条传送链之间。

上述纵向导轨设置有圆弧形导槽，所述分钢楔边缘设置有与导槽相配合的圆弧形导向轮。

上述导向架和底座上设置有限位开关。

上述纵向伸缩动力装置Ⅰ和纵向伸缩动力装置Ⅱ为气缸或油缸。

上述伺服电机连接的传动装置为丝母丝杠和导轨机构。

上述翻转分钢楔或者升降分钢楔顶部为三角形或梯形并且顶端可设置有分钢杆。

本发明的有益效果是：

借助于本发明可自动对棒材进行计数和定支分离，实现操作的无人化，节省人力，计数几乎是持续无间隔的，只有在分钢过程中才需要停一次链床，大幅度的提高了企业的生产作业率。分钢的精确度高，能够在复杂工况条件下完成精确分钢，应用范围广，具有非常巨大的实际应用价值。

附图说明   

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明端头分钢机的主视结构示意图。

图3为图2的左视结构示意图。

图4为本发明后续完全分钢机的主视结构示意图。

图5为图4的左视结构示意图。

图6为图4的俯视结构示意图。

图中：A端头分钢机，B后续完全分钢机，1分钢刀，2分钢楔，3门形导向架，4纵向伸缩动力装置Ⅰ，5电磁阀Ⅰ，6底座，7横向导轨，8限位开关，9伺服电机，10门形支架，11翻转分钢楔，12分钢杆，13纵向伸缩动力装置Ⅱ，14电磁阀Ⅱ。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5、6所示：本发明的一种棒材在线自动计数分钢系统，

包括自动计数系统和自动分钢系统，自动分钢系统包括端头分钢机A、后续完全分钢机B和分钢视觉反馈系统。

端头分钢机A，设置在传送链的外侧，包括底座6，底座6上设置有横向导

轨7、伺服电机9和传动装置，伺服电机9通过传动装置驱动连接有可沿横向导轨7移动的门形导向架3，门形导向架3设置有圆弧形导槽和纵向伸缩动力装置Ⅰ4，分钢楔2边缘设置有与导槽相配合的圆弧形导向轮，纵向伸缩动力装置Ⅰ4的伸缩端上方驱动连接有可沿圆弧形导向轮移动的分钢楔2，分钢楔2顶部为三角形或梯形并且顶端设置有分钢刀1，纵向伸缩动力装置Ⅰ4设置有控制其伸缩的电磁阀Ⅰ5；门形导向架3和底座6上设置有限位开关8。伺服电机9连接的传动装置为丝母丝杠和导轨机构。

后续完全分钢机B，为若干个并且间隔排列在两条传送链之间，包括门形支架10和翻转分钢楔11，翻转分钢楔11或者升降分钢楔顶部可以仅为三角形或梯形结构，也可以在结构顶端设置分钢杆12。翻转分钢楔11底部与支架10顶部通过转轴转动连接，翻转分钢楔11下方设置有纵向伸缩动力装置Ⅱ13，纵向伸缩动力装置Ⅱ13的伸缩端转动连接翻转分钢楔11的中部或端部，纵向伸缩动力装置Ⅱ13的底部或中部与支架10通过转轴转动连接，纵向伸缩动力装置Ⅱ13设置有控制其伸缩的电磁阀Ⅱ14，当纵向伸缩动力装置Ⅱ13上升时带动翻转分钢楔11顶部向上翻起。同时也可以在纵向伸缩动力装置Ⅱ13伸缩端连接升降分钢楔，在纵向伸缩动力装置Ⅱ13的驱动下带动升降分钢楔进行升降来实现后续分钢。

纵向伸缩动力装置Ⅰ4和纵向伸缩动力装置Ⅱ13为气缸或油缸，电磁阀Ⅰ5和电磁阀Ⅱ14控制气缸或油缸的进气或进油。

分钢视觉反馈系统，包括棒材图像识别采集装置和分钢视觉反馈主机，棒材图像识别采集装置用于实时识别和采集棒材端部的图像信号并传送给分钢视觉反馈主机，分钢视觉反馈主机用于将图像信号进行分析处理并将控制信号发送给伺服电机9、电磁阀Ⅰ5和电磁阀Ⅱ14。分钢视觉反馈系统总体设计建立在在线计数的硬件基础上，分钢视觉反馈主机设置有上、下位机数据交互单元、自动纠错和跟踪反馈单元、分钢模糊控制单元。

上、下位机数据交互单元承担机器视觉分析及系统决策控制功能，既可以对运动棒材的状态进行动态监测，又可以通过视觉反馈信息进行决策控制，上位机提供棒材规格、长度、分布信息、叠层情况、分钢点位置信息、零点信息等，通过通讯方式和下位机设备通信，方便下位机设备进行分钢动作决策，选择合适的分钢动作。

自动纠错和跟踪反馈单元承担机器视觉分析及系统决策控制功能，该模块根据棒材计数满一捆后前后两捆棒材间的位置，控制分钢楔将前后两捆棒材分开。在分钢过程中，用点位模式匹配算法实时判断棒材是否分离正确，如果在分离过程中出现棒材滚过分钢楔或分不开造成分钢错误的情况，系统将控制分钢楔下移，重新计算分钢位置，移动端头分钢机A到新的分钢位置重新分钢，直至分钢成功或分钢超时报警。

分钢模糊控制单元根据棒材和分钢楔的位置状态，控制伺服电机9移动门形导向架3，达到精确快速定位的功能。

其工作原理为：

当计数系统计数达到额定支数，自动计数系统通过上、下位机数据交互模块停止传送链条运动，棒材图像识别采集装置实时识别和采集棒材端部的图像信号并传送给分钢视觉反馈主机。分钢视觉反馈主机安装有现场图像采集和分析软件，是整个系统的核心的部分，负责实时处理全部图像信息，具备棒材运动检测、背景分离、目标位置测定、目标跟踪、识别容错等功能。

分钢视觉反馈系统虽然可以准确地识别每幅画面中所有棒材的位置，但在端头分钢机A的作用下棒材将发生无特定方向位移，需要跟踪视场内目标的位置变化情况，及时掌握顶起或重新进入视场的目标棒材，这样才能正确获取控制决策所需要的基本状态信息。

所谓棒材跟踪即判断当前帧中的每根棒材在上一帧对应哪一根棒材，亦即棒材位置的对应。由于分钢过程中棒材运动的无规律性，以及棒材特征简单、特征差异小、位置紧密等特殊性，一些基于特征点、基于区域等目标跟踪算法都无法应用于分钢过程中的棒材跟踪。因此，需可避开棒材的特征，直接考虑棒材间的位置关系。由于我们的视频图像采样间隔小，速度高达每秒60帧，相邻两帧图像中对应棒材的位置应该靠近，虽然不能运用最近原则简单地对位，但可利用整体最优的思想，在相邻两帧中找一组距离相差最小的对应关系来对棒材进行跟踪。根据上述分析，将前后两帧识别的各棒材中心点抽象为两个点集，对每个点集的点进行对位，使得所有点集合距离相差最小，完成配对后的各个点集合即为各棒材的对应关系。如果分钢过程中出现棒材移出视场、漏识别、多识别等情况，两个点集的点数目可能不一致，因此我们做出了具有容错性的非对称点集的点位模式匹配算法以跟踪棒材情况。

当识别出前后捆棒材要分离的位置后，分钢视觉反馈主机控制伺服电机9动作，驱动端头分钢机A沿横向导轨7移动到分钢位置，同时打开电磁阀Ⅰ5，使纵向伸缩动力装置Ⅰ4伸缩端上升，从而推动分钢楔2沿门形导向架3上升，顶部的分钢刀1插入到棒材分离间隙内，从而使两捆棒材在端头位置分开。考虑到棒材长达12m甚至更长，虽然端头位置分开但并不能实现完全分钢，所以在两条链条之间依次按棒材倾斜方向间隔排列安装若干个后续完全分钢机B。这样在端头分钢机A将棒材在端头位置分开后，依次控制后续完全分钢机B的翻转分钢楔或者升降分钢楔从棒材前端到尾部的上翻，从而使两捆棒材的缺口逐渐扩大直至将整捆棒材成功分离。

上述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，熟悉此技术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，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。

Claims (7)

1.一种棒材在线自动计数分钢系统，包括自动计数系统和自动分钢系统，其特征在于，所述自动分钢系统包括：

端头分钢机，设置在传送链的外侧，包括底座，底座上设置有横向导轨、伺服电机和传动装置，所述伺服电机通过传动装置驱动连接有可沿横向导轨移动的门形导向架，所述导向架上设置有纵向导轨和纵向伸缩动力装置Ⅰ，所述纵向伸缩动力装置Ⅰ的伸缩端上方驱动连接有可沿纵向导轨移动的分钢楔，所述分钢楔顶部为三角形或梯形并且顶端设置有分钢刀，所述纵向伸缩动力装置Ⅰ设置有控制其伸缩的电磁阀Ⅰ；

后续完全分钢机，设置在两条传送链之间，包括门形支架，所述支架上设置有纵向伸缩动力装置Ⅱ，纵向伸缩动力装置Ⅱ伸缩端连接有顶部为三角形或梯形的分钢部件，所述分钢部件为翻转分钢楔或者升降分钢楔，所述翻转分钢楔与支架和纵向伸缩动力装置Ⅱ伸缩端转动连接，纵向伸缩动力装置Ⅱ设置有控制其伸缩的电磁阀Ⅱ；

分钢视觉反馈系统，包括棒材图像识别采集装置和分钢视觉反馈主机，所述棒材图像识别采集装置用于实时识别和采集棒材端部的图像信号并传送给分钢视觉反馈主机，所述分钢视觉反馈主机用于将图像信号进行分析处理并将控制信号发送给伺服电机、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ。

2.根据权利要求1所述的棒材在线自动计数分钢系统，其特征在于：所述后续完全分钢机的支架上设置有所述后续完全分钢机为若干个并且间隔排列在两条传送链之间。

3.根据权利要求1所述的棒材在线自动计数分钢系统，其特征在于：所述纵向导轨设置有圆弧形导槽，所述分钢楔边缘设置有与导槽相配合的圆弧形导向轮。

4.根据权利要求1所述的棒材在线自动计数分钢系统，其特征在于：所述导向架和底座上设置有限位开关。

5.根据权利要求1所述的棒材在线自动计数分钢系统，其特征在于：所述纵向伸缩动力装置Ⅰ和纵向伸缩动力装置Ⅱ为气缸或油缸。

6.根据权利要求1所述的棒材在线自动计数分钢系统，其特征在于：所述伺服电机连接的传动装置为丝母丝杠和导轨机构。

7.根据权利要求1所述的棒材在线自动计数分钢系统，其特征在于：所述翻转分钢楔或者升降分钢楔顶部为三角形或梯形并且顶端设置有分钢杆。

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