CN113473044B - 用于热轧精整线的电视画面自动跟踪系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统及其控制方法，系统包括：带钢信息跟踪单元、工业电视单元、和画面选择单元。带钢信息跟踪单元由L1控制PLC跟踪热轧精整生产线传感器信息；工业电视单元包括多个摄像头、视频监控主机、机顶盒、和监视器，画面选择单元根据所述L1控制PLC发出的画面选择指令执行自动切换，使所述监视器上只显示多幅监控画面中的一幅画面。通过自动跟踪热轧精整带钢的带钢头部和尾部，使操作人员在不同工序时所关注的画面变为一个，大大降低了操作人员频繁抬头低头的疲劳度，有效地提高了操作人员的劳动强度。

Description

用于热轧精整线的电视画面自动跟踪系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热轧精整操作工业电视监控领域，更具体地，涉及一种用于热轧精整生产线的操作台工业电视画面自动切换跟踪系统及其控制方法。

背景技术

在国内外钢铁企业中，平整线生产操作人员集中在主操作台操作，现场通过工业电视监控生产线上各部位的设备动作和生产过程。目前的工业电视采用是数字式摄像头，视频信号通过光纤接入视频控制主机，然后通过网络送到操作台。根据摄像头监控点的数量，操作台布置相应的工业电视屏幕。

因为监控点比较多，所以一般采用大工业屏幕四分屏的方法显示监控画面。这样，通常操作台要悬挂安装5、6个42寸大屏幕。在生产时，操作人员一方面要低头留意操作面板和操作台上的HMI数据画面，一方面还要经常抬头去看悬挂在上面的工业电视屏。

这种方式不符合人体工学，容易增加操作人员的疲劳，此外，对于生产来说，节奏和效率也受到影响。

通过长期的观察，我们发现操作人员在不同时刻关注的工业电视画面与生产工序有关。对于平整线来说，在上料时，操作人员关注的画面主要是开卷区域画面；穿带时关注的是带头位置的画面，带头位置从开卷到矫直到平整到卷取一直在变，所以操作人员一方面要低头看HMI数据，一方面还要不断地抬头看不同的工业电视画面；在完成穿带平整生产时，操作人员关注的主要是平整轧机出口的画面；而在带钢甩尾的时候，操作人员主要关注的是带钢尾部位置经过的画面。与带钢头部类似，带钢尾部的位置也一直在变。

针对上述问题，目前现有技术中有一种工业电视画面黑屏技术，但还是要求操作人员经常抬头去看悬挂在上面的不同工业电视画面，无法解决操作人员的痛苦，因此一种迫切需要开发一种工业电视画面和生产的工序相关联的专用技术来减轻降低操作人员工作强度，并提高工业电视画面的有效性。

发明内容

为此，本发明设计了一种用于工业电视画面的自动跟踪和控制的装置和方案，通过L1中PLC跟踪带钢的带头带尾位置，根据带钢带头带尾位置自动切换工业电视画面。在操作台平视的位置处和HMI面板并排安装一个大小同样的自动跟踪工业电视屏，这个电视屏幕中只显示一幅监控的画面，而画面会根据需要自动切换。

本发明的目的是通过设置一个自动切换画面的工业电视屏自动跟踪系统和控制方法，将电视屏平视布置在操作台前，由此降低操作人员疲劳度，提高生产操作的有效性和效率。

根据本发明的一个方面，提供一种用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统，包括：带钢信息跟踪单元、工业电视单元、和画面选择单元，其中，所述带钢信息跟踪单元由L1控制PLC跟踪热轧精整生产线传感器信息；所述工业电视单元包括多个摄像头、视频监控主机、机顶盒、和监视器，所述画面选择单元根据所述L1控制PLC发出的画面选择指令执行自动切换，使所述监视器上只显示多幅监控画面中的一幅画面。

所述L1控制PLC根据热轧精整生产线上的位置传感器和速度检测编码器的数据自动计算带钢的带头/带尾位置和带钢长度，根据带钢的带头位置/带尾和带钢长度实现对带钢从开卷到卷取之间的全产线跟踪，根据带钢的带头/带尾位置信息确定并发送对带钢执行监控的画面选择指令。

所述多个摄像头通过光纤连接所述视频监控主机，所述视频监控主机通过以太网线连接所述机顶盒，所述机顶盒通过HDMI视频线连接所述监视器。

所述L1控制PLC通过以太网线连接网络继电器，所述网络继电器通过DI/DO线连接机顶盒，所述网络继电器将将来自L1控制PLC的画面选择指令转换为数字量输出信号，通过DI/DO线输出到机顶盒，机顶盒根据数字量输出信号执行自动切换，在所述监视器上显示所述画面选择指令所选的画面。

所述视频监控主机、所述L1控制PLC、与所述网络继电器之间还可通过5G通讯传输方式进行连接。

根据本发明的另一方面，提供一种用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统的控制方法，所述多个摄像头分别设置在热轧精整生产线上的不同位置，对应于热轧精整生产线的不同工序位置，

所述方法包括以下步骤：

根据摄像头的分布位置，给监视器上显示的对应不同位置处摄像头的电视画面编排画面编号；

根据L1控制PLC中钢卷跟踪程序的输出，计算带钢头部/尾部位置；

根据带钢头部/尾部位置确定当前头部/尾部位置落在哪个位置的摄像头中，由此确定该摄像头对应的画面编号；

L1控制PLC通过以太网将该画面编号发送给网络继电器；

网络继电器将将该画面编号转化为对应的继电器输出信号并输出到机顶盒；

机顶盒将继电器输出信号接入视频监控主机，视频监控主机向机顶盒发送对应于所述画面编号的视频信号；

机顶盒通过HDMI视频线将视频信号发送到监视器；

监视器在屏幕上显示对应于画面编号的电视画面。

所述控制方法还包括确定是否进行自动跟踪画面的步骤，如果否，则执行人工选择画面编号。

所述控制方法还包括是确定是进行穿带还是进行甩尾的步骤，如果进行甩尾，则选择对应平整出口的画面编号；如进行穿带，则计算带钢头部/尾部位置落在哪个位置摄像头范围内。

根据本发明的用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统及其控制方法突破了传统的热轧精整平整线工业电视的显示方法，能够产生以下有益技术效果：

1、自动跟踪热轧精整带钢的带钢头部和尾部

当穿带和甩尾时，头部/尾部位置落在任何一幅画面中，自动跟踪工业电视屏自动切换到该画面；通过自动跟踪带钢头部和尾部，操作人员在不同工序时所关注的画面变为一个，系统会根据生产进度实时推送给操作人员，大大降低了操作人员频繁抬头低头的疲劳度，有效地提高了操作人员的劳动强度。

2、简化现场设备配置，取消大量现场显示器

大幅减少现场操作台工业电视的配置，生产线现场操作室的跟踪设备设置更加简洁，减少现场施工工作量，并大幅降低大量设备投资成本。

3、智能化切换至平整带钢跟踪画面

跟踪在完成穿带工作后进入正常卷取生产时，工业电视的画面切换自动跟踪系统会自动切换至平整机出口的画面，大大降低操作人员的工作量。

4、保留手动监视画面切换功能

操作人员可以根据需要，通过手工切换至现场监控摄像头中的任意一个视频画面，操作方便。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是根据本发明的用于热轧精整生产线监控的工业电视画面切换自动跟踪系统的架构图，图中：1、视频控制主机；2、连接光纤；3、数字摄像机；4、以太网线；5、监视器；6、HDMI视频线；7、机顶盒；8、数字输入/数字输出(DI/DO)连接线；9、网络继电器；10、以太网线；11、L1控制PLC；

图2是根据本发明的用于热轧精整生产线监控的工业电视画面切换自动跟踪系统的控制逻辑图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体说明。

以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

根据本发明的工业电视的画面切换自动跟踪系统由带钢信息跟踪单元、工业电视单元和画面选择单元三部分组成。所述带钢信息跟踪单元和工业电视单元具有精整生产线原有的功能，所述画面选择单元通过跟踪带钢信息跟踪单元的带钢信息，确定出当前应该显示的摄像头画面信息，并将该画面选择信息传输给工业电视单元。

所述带钢信息跟踪单元由L1控制PLC(以下简称PLC)跟踪全产线各类传感器信息来实现，其工作原理如下：钢卷上料到开卷机时，钢卷头部固定在6点钟方向，同时L2会给PLC下发上卷的钢卷直径，通过钢卷头部的初始位置和钢卷直径信息，PLC即可计算开卷时带钢头部的位置。钢卷经过开卷后，带钢头部进入入口夹送辊和矫直机，入口夹送辊和矫直机之间安装有带头检测光栅，此带头检测光栅检测到带头进入，可以校准头部跟踪位置消除因为带钢在开卷时可能出现的带钢跟踪累计误差。PLC根据生产线上的速度检测编码器，自动计算带头位置和带钢长度，实现从开卷到卷取之间全产线的带头/带尾自动跟踪和长度计算。

所述工业电视单元由若干个数字式摄像头、视频控制主机、和机顶盒监视器组成。若干个数字式摄像头固定安装在生产线的不同位置，捕捉到画面信息后通过光纤传输到视频控制主机，视频控制主机对图像信号进行处理后，以服务器形式对客户端发送视频信号。机顶盒作为视频控制主机的网络客户端通过以太网从视频控制主机获取视频信号，并通过HDMI视频线将视频信号传输给监视器进行显示。机顶盒不仅可以传输视频信号，而且设有数字输入/数字输出(DI/DO)连接线，通过数字输入/数字输出(DI/DO)连接线输入的不同数字量输入信号，机顶盒即可选择不同的视频信号进行视频画面显示。

所述画面选择单元的工作原理是利用机顶盒可通过数字量输入信号选择不同的视频画面显示的特点，采用一个网络继电器作为画面选择器，网络继电器设有以太网接口，通过以太网连接PLC，PLC通过以太网给网络继电器发送画面选择指令，网路继电器将画面选择指令转换为数字量输出信号，通过网路继电器本身设有的数字量输出端口，发送到机顶盒的数字量输入端口上，以实现视频画面的选择和切换。

上述以太网线信息传输方式还可以通过5G通讯传输方式来实现，只要摄像头、视频控制主机、和L1控制PLC上增加相应的5G模块即可实现。

如图1所示，根据本发明的用于热轧精整生产线监控的工业电视画面切换自动跟踪系统包括视频监控主机1；多个数字摄像机3、L1控制PLC 11、网络继电器10、机顶盒7、监视器5。数字摄像机与视频监控主机之间通过光纤2连接；视频监控主机与机顶盒之间、以及L1控制PLC与网络继电器之间通过以太网线连接；网络继电器与机顶盒之间通过数字输入/数字输出(DI/DO)线连接；机顶盒与监视器之间通过HDMI视频线连接。

根据本发明一实施例，一种用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统包括：带钢信息跟踪单元、工业电视单元、和画面选择单元，其中，所述带钢信息跟踪单元由L1控制PLC跟踪热轧精整生产线传感器信息；所述工业电视单元包括多个摄像头、视频监控主机、机顶盒、和监视器，所述画面选择单元根据所述L1控制PLC发出的画面选择指令执行自动切换，使所述监视器上只显示多幅监控画面中的一幅画面。

所述L1控制PLC根据热轧精整生产线上的位置传感器和速度检测编码器的数据自动计算带钢的带头/带尾位置和带钢长度，根据带钢的带头位置/带尾和带钢长度实现对带钢从开卷到卷取之间的全产线跟踪，根据带钢的带头/带尾位置信息确定并发送对带钢执行监控的画面选择指令。

所述多个摄像头通过光纤连接所述视频监控主机，所述视频监控主机通过以太网线连接所述机顶盒，所述机顶盒通过HDMI视频线连接所述监视器。

所述L1控制PLC通过以太网线连接网络继电器，所述网络继电器通过DI/DO线连接机顶盒，所述网络继电器将将来自L1控制PLC的画面选择指令转换为数字量输出信号，通过DI/DO线输出到机顶盒，机顶盒根据数字量输出信号执行自动切换，在所述监视器上显示所述画面选择指令所选的画面。

所述视频监控主机、所述L1控制PLC、与所述网络继电器之间还可通过5G通讯传输方式进行连接。

图2示出本发明的用于热轧精整生产线监控的工业电视画面切换自动跟踪系统的控制逻辑图。

如图2所示，用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统的控制方法包括以下步骤：

首先，确定是否进行自动跟踪画面的步骤，如果否，则执行人工选择画面编号，如是，执行自动跟踪画面程序；

然后，判定进行穿带还是进行甩尾，如果进行甩尾，则选择对应平整出口的画面编号；如进行穿带，则计算带钢头部/尾部位置落在哪个位置摄像头范围内；

根据L1控制PLC中钢卷跟踪程序的输出，计算带钢头部/尾部位置；

根据带钢头部/尾部位置确定当前头部/尾部位置落在哪个位置的摄像头中，由此确定该摄像头对应的画面编号；

L1控制PLC通过以太网将该画面编号发送给网络继电器；

网络继电器将将该画面编号转化为对应的继电器输出信号并输出到机顶盒；

机顶盒将继电器输出信号接入视频监控主机，视频监控主机向机顶盒发送对应于所述画面编号的视频信号；

机顶盒通过HDMI视频线将视频信号发送到监视器；

监视器在屏幕上显示对应于画面编号的电视画面。

根据本发明的一实施例，平整线作业中从开卷到卷取设置有8个工业电视监控点，与这8个工业电视监控点对应的视频画面有8幅，分别计算这8幅画面中带钢头部/尾部位置的对应生产线位置，制定了以下方案：1、当穿带和甩尾时，头部/尾部位置落在8幅中的任何一幅画面中，电视画面自动跟踪系统将工业电视屏自动切换到显示该画面；2、在卷取生产时，电视画面自动跟踪系统将工业电视屏自动切换到对应平整机出口的画面上；3、操作人员也可以通过手工操作将工业电视屏切换到8幅画面中的任意一幅。

具体的控制方案为：

1、给8幅画面编号，并计算出每幅画面覆盖的空间位置；

2、PLC中的钢卷跟踪程序输出，计算带钢头部/尾部位置，计算出当前头部/尾部位置落在那个画面中，计算出要显示的画面号；

3、PLC通过以太网，将画面号发送给以太网网络继电器；

4、网络继电器将从以太网来的画面编号转化为对应的继电器输出；

5、继电器输出信号接入自动跟踪工业电视屏视频控制器(俗称机顶盒)的DI点，自动跟踪工业电视屏视频控制器根据DI信号选择要显示的画面通过HDMI视频线将画面送给自动跟踪工业电视屏。

如上所述，本发明的热轧精整平整线工业电视的显示方法，能够自动跟踪热轧精整带钢的带钢头部和尾部，当穿带和甩尾时，头部/尾部位置落在任何一幅画面中，自动跟踪工业电视屏自动切换到该画面；通过自动跟踪带钢头部和尾部，操作人员在不同工序时所关注的画面变为一个，系统会根据生产进度实时推送给操作人员，大大降低了操作人员频繁抬头低头的疲劳度，有效地提高了操作人员的劳动强度。

简化现场设备配置，取消大量现场显示器，大幅减少现场操作台工业电视的配置，生产线现场操作室的跟踪设备设置更加简洁，减少现场施工工作量，并大幅降低大量设备投资成本。

智能化切换至平整带钢跟踪画面，跟踪在完成穿带工作后进入正常卷取生产时，工业电视的画面切换自动跟踪系统会自动切换至平整机出口的画面，大大降低操作人员的工作量。

保留手动监视画面切换功能，操作人员可以根据需要，通过手工切换至现场监控摄像头中的任意一个视频画面，操作方便。

目前，工业电视监控系统都采用了数字式服务器/客户端方式，根据本发明的自动跟踪工业电视屏控制方法在此类型的工业控制系统上都可以推广，虽然此发明的控制方法对于传统的模拟式工业电视系统无法推广，但模拟系统目前已经淘汰，新系统都采用数字式，推广前景非常好。

最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统，其特征在于，所述系统包括：带钢信息跟踪单元、工业电视单元、和画面选择单元，

所述带钢信息跟踪单元由L1控制PLC跟踪热轧精整生产线传感器信息；

所述工业电视单元包括多个摄像头、视频监控主机、机顶盒、和监视器，

所述画面选择单元根据所述L1控制PLC发出的画面选择指令执行自动切换，使所述监视器上只显示多幅监控画面中的一幅画面，

所述L1控制PLC根据热轧精整生产线上的位置传感器和速度检测编码器的数据自动计算带钢的带头/带尾位置和带钢长度，根据带钢的带头/带尾位置和带钢长度实现对带钢从开卷到卷取之间的全产线跟踪，根据带钢的带头/带尾位置信息确定并发送对带钢执行监控的画面选择指令。

2.如权利要求1所述的用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统，其特征在于，所述多个摄像头通过光纤连接所述视频监控主机，所述视频监控主机通过以太网线连接所述机顶盒，所述机顶盒通过HDMI视频线连接所述监视器。

3.如权利要求1所述的用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统，其特征在于，所述L1控制PLC通过以太网线连接网络继电器，所述网络继电器通过DI/DO线连接机顶盒，所述网络继电器将来自L1控制PLC的画面选择指令转换为数字量输出信号，通过DI/DO线输出到机顶盒，机顶盒根据数字量输出信号执行自动切换，在所述监视器上显示所述画面选择指令所选的画面。

4.如权利要求3所述的用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统，其特征在于，所述视频监控主机、所述L1控制PLC、与所述网络继电器之间通过5G通讯传输方式进行连接。

5.一种用于如权利要求1所述的用于热轧精整生产线的工业电视画面自动跟踪系统的控制方法，所述多个摄像头分别设置在热轧精整生产线上的不同位置，对应于热轧精整生产线的不同工序位置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

根据摄像头的分布位置，给监视器上显示的对应不同位置处摄像头的电视画面编排画面编号；

根据L1控制PLC中钢卷跟踪程序的输出，计算带钢头部/尾部位置；

根据带钢头部/尾部位置确定当前头部/尾部位置落在哪个位置的摄像头中，由此确定该摄像头对应的画面编号；

L1控制PLC通过以太网将该画面编号发送给网络继电器；

网络继电器将将该画面编号转化为对应的继电器输出信号并输出到机顶盒；

机顶盒将继电器输出信号接入视频监控主机，视频监控主机向机顶盒发送对应于所述画面编号的视频信号；

机顶盒通过HDMI视频线将视频信号发送到监视器；

监视器在屏幕上显示对应于画面编号的电视画面。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于还包括确定是否进行自动跟踪画面的步骤，如果否，则执行人工选择画面编号。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括是确定是进行穿带还是进行甩尾的步骤，如果进行甩尾，则选择对应平整出口的画面编号；如进行穿带，则计算带钢头部/尾部位置落在哪个位置摄像头范围内。

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