CN104743337A - 一种轧钢的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧钢检测装置，包括对棒材进行输送的输送机构，使得进入输送机构的棒材平铺、相互分离的平铺机构，将计数后的棒材分离于输送机构的拨钢机构，对输送机构上的棒材端部端面进行图像采集的图像采集单元，图像采集单元将采集的图像输送至控制单元进行分析处理以对棒材进行计数，控制单元调控平铺机构和分钢机构的运行。在计数分钢前布置了平铺机构，不仅保证了棒材（钢筋）间平铺布置，不出现摞钢，保证计数的准确性。在计数分钢前布置了平铺机构，不仅保证了棒材间平铺布置，不出现摞钢，避免出现参差不齐影响图像质量乃至计数结果的可能，整个设备的总体成本较低。

Description

一种轧钢的检测装置

技术领域

本发明涉及轧钢的检测领域，具体涉及一种轧钢的检测装置。

背景技术

轧钢厂的棒材生产线或高线，在轧钢经过检查合格并收集计数到一定根数后，由移钢机送至输出辊道，然后打捆、称重、入库。目前对于轧钢根数的计数，大部分是通过人工计数完成，不仅占用人力，且由于工作重复劳动，容易造成计数不准确，需在称重时进行复核，因此劳动强度大、准确率差、效率低。随着轧钢厂生产日益底成本化，因此计数的准确与否、效率高低都对提高轧钢厂的经济效益至关重要。目前，也有采用机器视觉方法对轧钢进行计数，即将将生产线上运动中的棒材（钢筋）端面图像采集送入工控机，而后通过计数软件进行灰度处理及识别，在计数达到一定数量后，分钢机启动，按照已计数和未计数划分，将线上的钢筋分开。但是该类装置的成本高，同时其采用液压缸驱动，速度较低，存在漏油问题；另外未将生产线整体规划考虑进去，会出现摞钢现象造成图像中的粘连隐患，不利于计数准确性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题提供一种轧钢的检测装置，其可有效避免摞钢所造成的轧钢计数误差。

为实现上述目的本发明采用以下技术进行实施：

一种轧钢检测装置，其特征在于：包括对棒材进行输送的输送机构，使得进入输送机构的棒材平铺、相互分离的平铺机构，将计数后的棒材分离于输送机构的拨钢机构，对输送机构上的棒材端部端面进行图像采集的图像采集单元，图像采集单元将采集的图像输送至控制单元进行分析处理以对棒材进行计数，控制单元调控平铺机构和分钢机构的运行。

进一步的方案为：

控制单元对图像采集单元采集的图象采用如下方法进行处理：

将设定区域内图像采集单元采集的图像进行灰度化处理，然后经数学形态处理，对设定区域内计数对象的连通度和圆形度进行检测，判别出区域内计数对象的个数；对先后连续采集的图像进行对比处理，识别较后图像所示区域内已计数和未计数对象的状态，剔除图像中已计数对象，免于重复计数，未计数对象进行累加计数；对计数结果与预设数值进行比较判断，若达到预设数值，调控平铺机构、输送机构停止运行、启动分钢机构；分钢机构完成分钢动作后反馈给控制单元，调控单元调控停止分钢机构运行，启动输送机构和平铺机构，若未达到预设数值，则继续计数。

平铺机构包括沿输送机构左右两侧对称布置的两曲轴，两曲轴通过同步传动机构与动力源相连接，两曲轴轴身上分别设置第一、二连杆，第一、二连杆的远离曲轴的一端分别与撑托、分割棒材的第一、二分隔板相连接，第一、二分隔板沿棒材输送方向依次设置，第一分隔板的上表面为沿棒材输送方向斜向下顺延布置的斜面，第二分隔板的上表面设置成凹槽状，曲轴转动使得第一、二分隔板处如以下状态：第一分隔板处于低位时输送机构上的棒材滑至第一分隔板的上表面，第一、二分隔板上相邻的两边部中第二分隔板边部的上表面高度大于第一分隔板边部的上表面高度；曲轴转动，第一分隔板上行，第二分隔板下行，当第一、二分隔板相邻的两边部中第二分隔板边部的上表面高度与第一分隔板边部的上表面高度相一致时，第一分隔板上的棒材滑至第二分隔板上；曲轴继续转动；第二分隔板下行至低位，第二分隔板上的棒材落至输送机构上继续输送，此后，第二分隔板上行、第一分隔板下行至低位，如此重复操作。

拔钢机构包括拨钢刀，拔钢刀固定在一滑块上，滑块设置在支撑座上且与支撑座沿铅垂方向构成滑动配合，支撑座设在滑轨上且与滑轨沿水平方向构成滑动配合，支撑座通过一沿水平布置的推杆与气缸的活塞杆相连接，支撑座与推杆沿水平方向为活动套接连接，推杆与滑块之间设置有拔钢杆，拔钢杆的一端与推杆靠近气缸活塞杆的一端端部铰接连接，拔钢杆的另一端与滑块铰接连接，构成两铰接连接的铰接轴沿水平方向布置且垂直于活塞杆的杆长方向。

支撑座沿水平方向开设一通孔，推杆一端插设在通孔内与支撑座沿水平方向构成活动套接连接，推杆的端部设置有凸块，通孔的孔口处设置防止推杆端头从通孔内滑脱的挡板，挡板与凸块之间的推杆杆身上设置有压缩弹簧。

本发明中在计数分钢前布置了平铺机构，不仅保证了棒材（钢筋）间平铺布置，不出现摞钢，而且棒材计数端面尽量保持平齐，避免出现参差不齐影响图像质量乃至计数结果的可能；另外本发明中采用气缸或电机驱动，可以说是清洁型机械结构，且速度可以调整；整个设备的总体成本较低。

附图说明

图1、2为本发明的检测原理示意图；

图3为平铺机构的结构示意图；

图4为拔钢机构的结构示意图；

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式来对本发明作进一步说明，但其不应理解为对本发明保护范围的限制。

本发明采取的方案为：一种轧钢检测装置，包括对棒材进行输送的输送机构，使得进入输送机构的棒材平铺、相互分离的平铺机构，将计数后的棒材分离于输送机构的拨钢机构，对输送机构上的棒材端部端面进行图像采集的图像采集单元，图像采集单元将采集的图像输送至控制单元进行分析处理以对棒材进行计数，控制单元调控平铺机构和分钢机构的运行。在计数分钢前布置了平铺机构，不仅保证了棒材（钢筋）间平铺布置，不出现摞钢，保证计数的准确性。

具体的方案如图3、4、5所示：平铺机构包括沿输送机构左右两侧对称布置的两曲柄21，两曲柄21通过同步传动机构与动力源相连接，两曲柄21轴身上分别设置第一、二连杆22、23，第一、二连杆22、23的远离曲柄21的一端分别与撑托、分割棒材的第一、二分隔板24、25相连接，第一、二分隔板24、25沿棒材输送方向依次设置，第一分隔板24的上表面为沿棒材输送方向斜向下顺延布置的斜面，第二分隔板25的上表面设置成凹槽状，曲柄21转动使得第一、二分隔板24、25处如以下状态：第一分隔板24处于低位时输送机构上的棒材滑至第一分隔板24的上表面，第一、二分隔板24、25上相邻的两边部中第二分隔板25边部的上表面高度大于第一分隔板24边部的上表面高度；曲柄21转动，第一分隔板24上行，第二分隔板25下行，当第一、二分隔板24、25相邻的两边部中第二分隔板25边部的上表面高度与第一分隔板24边部的上表面高度相一致时，第一分隔板24上的棒材滑至第二分隔板25上；曲柄21继续转动；第二分隔板25下行至低位，第二分隔板25上的棒材落至输送机构上继续输送，此后，第二分隔板25上行、第一分隔板24下行至低位，如此重复操作。

拔钢机构包括拨钢刀11，拔钢刀11固定在一滑块12上，滑块12设置在支撑座13上且与支撑座13沿铅垂方向构成滑动配合，支撑座13设在滑轨14上且与滑轨14沿水平方向构成滑动配合，支撑座13通过一沿水平布置的推杆15与气缸16的活塞杆相连接，支撑座13与推杆15沿水平方向为活动套接连接，推杆15与滑块12之间设置有拔钢杆17，拔钢杆17的一端与推杆15靠近气缸16活塞杆的一端端部铰接连接，拔钢杆17的另一端与滑块12铰接连接，构成两铰接连接的铰接轴沿水平方向布置且垂直于活塞杆的杆长方向。支撑座13沿水平方向开设一通孔，推杆15一端插设在通孔内与支撑座13沿水平方向构成活动套接连接，推杆15的端部设置有凸块，通孔的孔口处设置防止推杆15端头从通孔内滑脱的挡板，挡板与凸块之间的推杆15杆身上设置有压缩弹簧。本发明中棒材计数端面尽量保持平齐，避免出现参差不齐影响图像质量乃至计数结果的可能；另外本发明中采用气缸16或电机26驱动，可以说是清洁型机械结构，且速度可以调整；整个设备的总体成本较低。

具体的方案为：本发明包括:图像采集单元、控制单元、自动平铺机构和自动分钢机构，控制单元包括计数软件系统和PLC控制系统，如图1所示。

其中，图像采集单元包含LED补光灯、控制器等光源；工业摄像机、镜头、控制器等摄像组件；工控机（含工业平板电脑）、显示屏等处理组件。此单元采用机器视觉新技术，完成了生产线上高质量图像的采集，并为计数软件系统做处理的数据源基础。

计数软件系统包含计数子单元、修正子单元、通讯子单元和PLC控制子单元等。此系统科学合理运用VB语言，以工控机作为处理平台，精确、高效地完成图像数据和下游执行机构的动态数据处理，并为PLC控制系统的执行发布最高指令。

PLC控制系统包含高品质、高可靠性的PLC可控硅处理器、直流电源、中间继电器、伺服电机、减速器、编码器等。此系统不仅担负着收集执行机构的各项运行数据，向计数软件系统及时反馈，并负责将计数软件系统的最高指令转化为具体执行指令，传送到各执行机构。

自动平铺机构包含电机、减速器、连杆机构等机械部件。此机构负责接收PLC的执行指令，确保棒材（钢筋）生产线平铺运行，不仅有利于生产线上棒材（钢筋）的有效分离，解决粘连和层叠现象，同时使生产线的运行更加整齐规范。

自动拨钢机构包含气缸16、电磁阀、直线轴承和滑轨14等机械部件，根据输送链床的结构，由多台拨钢机组合布置而成，在棒材（钢筋）端头布置一台、每条输送链间各布置一台。此系统负责根据预设的成捆定额数量，接收PLC的执行指令将棒材（钢筋）按规定分开。

本发明以智能计数软件系统为核心技术，运用Visual Basic事件驱动编程语言集中实现了千太网图像数据的处理、工控机与执行机构间双向通讯的无缝连接、生产线运行速度的控制和精确定位，同时向PLC子单元发出控制信号，启动和停止自动平铺机构或自动分钢机构的动作，大大改善了生产线的运行状态、提高了计数效率和准确性，同时增强了生产线运行的可靠性和灵活性。

该发明软件处理数据的步骤为：将设定区域内图像采集单元的高质量图像进行灰度化，再经过数学形态处理，对区域内的计数对象连通度和圆形度检测，判别出区域内的对象个数；通过连续拍摄的图像处理，识别区域内已计数和未计数的状态，剔除多帧图像中已计数对象，免于重复计数，未计数对象进行累加计数；根据预设成捆数量对计数结果进行判断，决定是否达到要求或继续计数；当达到预设数值时，向PLC发出到达指令，继而据生产线的速度和位置，由PLC发出执行定位指令，并进行定位准确度的判断，停止生产线伺服电机和自动平铺机构、启动自动分钢机构；分钢动作完成后反馈PLC，停止自动分钢系统，启动生产线伺服电机和自动平铺机构的同时，信息反馈至工控机表明完成第一循环计数而进入第二循环，具体如图2所示。

操作时：

钢筋进入在线智能计数器的第一阶段，首先进行钢筋的分离，即进入平铺机构，计数检测装置发出运行信号，平铺机构的电机26开始运转，通过联轴器及同步带传动机构，带动上部左右对称布置的曲柄21旋转；当钢筋首先进入第一一分隔位置时，第一分隔板24被曲柄21和第一连杆沿着导轨支架侧面的导轨槽推至顶部，钢筋分开滑入第一分隔板24的斜面部分；随着曲柄21继续旋转，第一分隔板24下降至底部、第二分隔板25上升至顶部；在第二个循环时，第一分隔板24上升至顶部时，钢筋滑入第二分隔板25；在第二分隔板25下降至底部时，钢筋平放在链床上，并随着链床的传动离开分隔区域；至此钢筋被顺序分开。

钢筋随链床进入图像采集区域后，在经过图像采集单元的采集处理，计数软件系统的运算之后，当计数值达到预设数值时，向PLC系统发出到达信号，PLC同时捕捉生产线的运行速度和位置数据，通过伺服电机逐渐减速，使得到达计数值的棒材端面与拨钢头位置重合，然后启动自动拨钢机构，依靠电磁阀顺序启动各台拨钢机。即气缸16动作，推杆15向右，借助拨钢杆带动滑块12和拨钢头、拨钢刀11向上升起；当推杆15直行到拨钢支撑座13底部时，运动转换为推动拨钢支撑座13沿着滑轨14向右直线移动；气缸16行程结束后，气缸16及压缩弹簧带动拨钢支撑座13向左移动，拨钢支撑座13回到原位后，气缸16继续带动拨钢杆、滑块12和拨钢头、拨钢刀11降回到初时位置。此时，自动拨钢动作完成信号反馈至PLC控制系统，具体如图4、5所示。

总之，本发明在计数分钢前布置了平铺机构，不仅保证了棒材（钢筋）间平铺布置，不出现摞钢，而且棒材计数端面尽量保持平齐，避免出现参差不齐影响图像质量；另外本发明中采用气缸或电机驱动，可以说是清洁型机械结构，且速度可以调整；整个设备的总体成本较低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种轧钢检测装置，其特征在于：包括对棒材进行输送的输送机构，使得进入输送机构的棒材平铺、相互分离的平铺机构，将计数后的棒材分离于输送机构的拨钢机构，对输送机构上的棒材端部端面进行图像采集的图像采集单元，图像采集单元将采集的图像输送至控制单元进行分析处理以对棒材进行计数，控制单元调控平铺机构和分钢机构的运行。

2.如权利要求1所述的轧钢检测装置，其特征在于：控制单元对图像采集单元采集的图象采用如下方法进行处理：

将设定区域内图像采集单元采集的图像进行灰度化处理，然后经数学形态处理，对设定区域内计数对象的连通度和圆形度进行检测，判别出区域内计数对象的个数；对先后连续采集的图像进行对比处理，识别较后图像所示区域内已计数和未计数对象的状态，剔除图像中已计数对象，免于重复计数，未计数对象进行累加计数；对计数结果与预设数值进行比较判断，若达到预设数值，调控平铺机构、输送机构停止运行、启动分钢机构；分钢机构完成分钢动作后反馈给控制单元，调控单元调控分钢机构停止运行，启动输送机构和平铺机构，若未达到预设数值，则继续计数。

3.如权利要求1所述的轧钢检测装置，其特征在于：平铺机构包括沿输送机构左右两侧对称布置的两曲轴，两曲轴通过同步传动机构与动力源相连接，两曲轴轴身上分别设置第一、二连杆，第一、二连杆的远离曲轴的一端分别与撑托、分割棒材的第一、二分隔板相连接，第一、二分隔板沿棒材输送方向依次设置，第一分隔板的上表面为沿棒材输送方向斜向下顺延布置的斜面，第二分隔板的上表面设置成凹槽状，曲轴转动使得第一、二分隔板处如以下状态：第一分隔板处于低位时输送机构上的棒材滑至第一分隔板的上表面，第一、二分隔板上相邻的两边部中第二分隔板边部的上表面高度大于第一分隔板边部的上表面高度；曲轴转动，第一分隔板上行，第二分隔板下行，当第一、二分隔板相邻的两边部中第二分隔板边部的上表面高度与第一分隔板边部的上表面高度相一致时，第一分隔板上的棒材滑至第二分隔板上；曲轴继续转动；第二分隔板下行至低位，第二分隔板上的棒材落至输送机构上继续输送，此后，第二分隔板上行、第一分隔板下行至低位，如此重复操作。

4.如权利要求2所述的轧钢检测装置，其特征在于：拔钢机构包括拨钢刀，拔钢刀固定在一滑块上，滑块设置在支撑座上且与支撑座沿铅垂方向构成滑动配合，支撑座设在滑轨上且与滑轨沿水平方向构成滑动配合，支撑座通过一沿水平布置的推杆与气缸的活塞杆相连接，支撑座与推杆沿水平方向为活动套接连接，推杆与滑块之间设置有拔钢杆，拔钢杆的一端与推杆靠近气缸活塞杆的一端端部铰接连接，拔钢杆的另一端与滑块铰接连接，构成两铰接连接的铰接轴沿水平方向布置且垂直于活塞杆的杆长方向。

5.如权利要求4所述的轧钢检测装置，其特征在于：支撑座沿水平方向开设一通孔，推杆一端插设在通孔内与支撑座沿水平方向构成活动套接连接，推杆的端部设置有凸块，通孔的孔口处设置防止推杆端头从通孔内滑脱的挡板，挡板与凸块之间的推杆杆身上设置有压缩弹簧。