CN114535357B - 一种钢管标识喷印设备及其钢管按支标识喷印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管标识喷印设备及其钢管按支标识喷印方法，包括设备支架，设于所述设备支架上的摆杆，所述摆杆上设有光轴座，所述光轴座上设有连接杆，所述连接杆的前端设有第一旋转气缸，所述连接杆的后端设有第二旋转气缸；所述第一旋转气缸上设有喷枪座固定件，所述喷枪座固定件上设有喷枪座；所述第二旋转气缸上设有喷头。本发明能够克服或改善因钢管运输、转动、碰撞、现场油污、管体氧化皮脱落而导致的喷印标识被磨损和被遮挡问题。

Description

一种钢管标识喷印设备及其钢管按支标识喷印方法

技术领域

本发明涉及管料的在线跟踪技术，更具体地说，涉及一种钢管标识喷印设备及其钢管按支标识喷印方法。

背景技术

在传统的钢管生产线上，钢管物料跟踪一般采用PLC控制信号和人工辅助跟踪的方式，实现管料的按批跟踪，即按照炉号或试批号，将钢管分成前、后多个生产批次，对生产批次的数据进行在线跟踪。而全流程按支跟踪则实现的比较少。钢管生产是一种离散的、非连续的加工生产模式，生产过程中不合格钢管产品下线、返工现象不可避免，下线的钢管数据一般都是人工记录或人工录入计算机，由于缺乏管体标识，往往实物会混在一起，无法区分，存在很大的质量隐患。

传统按炉号或试批实现的钢管物料按批跟踪方式，对于产品工艺质量的追溯是非常不利的，就某一根单独的钢管而言，无法追溯到其加工过程中实际的工艺参数。

随着工业智能化的发展，很多原先需要手工测量的质检工序逐步被智能化的检测装备所替代，例如管端椭圆度测量已经实现了全自动检测。在装备升级的情况下，原先按批次抽检的质量检验方式，已经越来越不适应高端用户要求，对钢管进行逐根检验的用户也越来越常见，这就需要对每一根钢管进行有效的标识与识别。

因此，对生产线上的钢管进行按支跟踪，实现可靠的钢管标识与识别成为目前钢管行业一个非常迫切的需求。最常见的钢管标识技术是在管体上选一个较为合适的位置，喷印管号或条形码，后道再通过摄像头进行识别。此外，也有通过激光二维码、RFID标签进行钢管按支跟踪的应用案例。由于钢管在生产运输过程中会出现辊道输送、台架上滚动、料筐中相互撞击等情况，现有的钢管标识，无论是喷印管号、喷印条形码，还是贴不干胶标贴都会存在喷印标识被磨损或因为钢管滚动被遮挡问题，标识的可识别率不高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种钢管标识喷印设备及其钢管按支标识喷印方法，能够克服或改善因钢管运输、转动、碰撞、现场油污、管体氧化皮脱落而导致的喷印标识被磨损和被遮挡问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种钢管标识喷印设备，包括设备支架，设于所述设备支架上的摆杆，所述摆杆上设有光轴座，所述光轴座上设有连接杆，所述连接杆的前端设有第一旋转气缸，所述连接杆的后端设有第二旋转气缸；

所述第一旋转气缸上设有喷枪座固定件，所述喷枪座固定件上设有喷枪座，所述喷枪座包括至少四把喷枪；

所述第二旋转气缸上设有喷头。

较佳的，所述喷枪座固定件配有喷枪清洗盒。

较佳的，所述喷枪座包括4～12把喷枪。

较佳的，所述喷头通过两个喷头固定件设于所述第二旋转气缸上。

较佳的，所述喷头上配有喷头清洗盒。

另一方面，一种钢管按支标识喷印方法，将所述的钢管标识喷印设备布置在钢管在线生产线上，利用所述钢管标识喷印设备对钢管的外圆周表面喷印环形码和/或异体字明码。

较佳的，所述环形码包括连续线、长线、短线和点四种线型中的一种或多种编码组合。

较佳的，所述环形码采用四种线型喷印时，所述连续线表示为3，所述长线表示为2，所述短线表示为1，所述点表示为0；

所述环形码采用三种线型喷印时，所述连续线表示为2，所述短线表示为1，所述点表示为0；

所述环形码采用两种线型喷印时，所述连续线表示为1，所述点表示为0。

较佳的，所述异体字明码采用上下区域互斥异体字和/或网格互斥异体字。

较佳的，所述上下区域互斥异体字具体为将0至9的数字拆分成上下两部分，所有数字的上半部分之间形状不重复，所有数字的下半部分之间形状不重复。

较佳的，所述网格互斥异体字具体为将0至9每个数字喷印在对应位置的独立网格内，所有数字之间形状不重复。

较佳的，所述网格均为2*2米字格。

本发明所提供的一种钢管标识喷印设备及其钢管按支标识喷印方法，还具有以下几点有益效果：

1)环形码为钢管圆周方向在管体上整圈喷印，因此无论后道工序钢管如何在工位上滚动，总有部分环形码位于摄像头可识别区域，可以自动识别管号，而无需特别设置旋转工位或采用多个相机成环状布置，总体费用较低；

2)异体字明码在上下两个区域或2*2米字格内，0至9每个数字的形状都互相不重复，即使管号在后道磨损，仅凭剩余的区域或网格的环形码和/或异体字，通常也能够正确地识读管号对应的数字，不会造成误读；

3)环形码与异体字明码互相作为冗余补充，提高了现场恶劣环境下管体标识的可识别度，同时异体字明码还可以人工识读，便于操作工进行人工辅助确认。

附图说明

图1是本发明钢管标识喷印设备的结构示意图；

图2是图1中钢管标识喷印设备的仰视示意图；

图3是本发明钢管按支标识喷印方法中管体上喷印环形码的示意图；

图4是本发明钢管按支标识喷印方法中上下区域互斥异体字的示意图；

图5是本发明钢管按支标识喷印方法中网格互斥异体字的示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1、图2所示，本发明所提供的一种钢管标识喷印设备，包括设备支架1，安装在设备支架1顶部的摆杆2，摆杆2上安装有光轴座3，光轴座3上安装有连接杆4，连接杆4的前端上安装有第一旋转气缸5，连接杆4的后端上安装有第二旋转气缸6。

第一旋转气缸5上安装有喷枪座固定件7，喷枪座固定件7上安装有喷枪座8、喷枪清洗盒9。

喷枪座8由4～12把喷枪组合而成。

第二旋转气缸6上通过喷头固定件A10、喷头固定件B11安装有喷头12，喷头12上配有喷头清洗盒13。

连接杆4上套有弹簧14，弹簧14通过定位环15在连接杆4上定位安装。

本发明还提供了一种钢管按支标识喷印方法，将钢管标识喷印设备布置在钢管在线生产线上，喷枪座8与喷头12的机械构造与布置现场喷印工位有关，以两个工位布置情况为例，包括以下过程：

1)将钢管标识喷印设备安装布置到位；

2)喷枪座8布置在有旋转辊的旋转工位上，喷头12布置在后面的直线输送工位上，两个工位之间有步进梁，用于将钢管从旋转工位搬运到直线输送工位，然后通过输送辊道送去后道工位；

3)此外钢管标识喷印设备还有配套的电气柜、涂料柜，用于对整个喷枪座8与喷头12进行行动控制和执行喷印操作；

4)当钢管放置到旋转工位上后，延时一段时间开始旋转，第一旋转气缸5将喷枪座8抬起，对准钢管的外圆周表面进行环形码喷印，当钢管旋转一周后，喷印自动停止；

5)步进梁将已经喷印好的钢管移动到直线输送工位上，同时将下一根新钢管移动到旋转工位上，对旋转工位上的新钢管机械进行环形码喷印；

6)在直线输送工位上，第二旋转气缸6将喷头12抬起，在钢管由输送辊道送去后道工位的过程中，喷头12在钢管的外圆周表面进行异体字明码喷印(穿过式喷印)；

7)当一批次所有钢管喷印结束，第一旋转气缸5、第二旋转气缸6将喷枪座8与喷头12放下，进行清洗作业，由喷枪清洗盒9、喷头清洗盒13对应收集处理。

请结合图3所示，本发明钢管按支标识喷印方法中环形码100是一种沿钢管200的外圆周表面进行喷印。该环形码100利用线的不同形状来对钢管200管号进行编码，通过区分不同的线型，表示不同的编码数字，环形码100的线宽可以设定在5mm±1mm左右，方便用相应规格的喷枪座8进行喷印。

考虑线型之间的区分，方面后续识别，环形码100的线型有连续线、长线、短线和点四种。实际使用中选用的线型还可以根据喷枪座8实际喷印情况进行调整，比如还可以将不喷印、长短交叉线两种情况纳入环形码100的线型范围，使得最终可使用的线型数量达到六个，从而提高总体钢管标识的编码容量，即总的可标识的钢管数量。

确定线型后，进一步还可以根据钢管200直径大小，选择不同的进制来对钢管标识进行编码。选择不同进制的目的是因为管径越小，则短线与长线之间的区分越不明显。再加上后道工序对喷印线条的磨损或油污污染，容易出现长线识别为短线的情况。为了确保即使在后道磨损或污染的情况下仍能正确识别，在小管径的时候，可以减少线型数，只采用二种或三种相互之间区分更明显的线型对钢管进行喷印标识。这里采用的线型数就是钢管标识编码的进制数。

采用四种线型喷印，表示编码为四进制。一般定义为点＝0，短线＝1，长线＝2，连续线＝3。采用三种线型喷印，表示编码为三进制。一般采用更容易区分的连续线、短线和点构成三进制编码。定义点＝0，短线＝1，连续线＝2。二进制则采用连续线和点进行喷印，定义点＝0，连续线＝1。由于二进制编码容量太少，一般不建议使用。通过不同的进制，就可以用流水号的方式，对经过的每一根钢管进行编码标识。这种进制关系在使用前需要预先定义好，并且在产线的所有工位上保持一致。

编码容量问题，以附图1中本发明钢管标识喷印设备使用四把喷枪，四种线型为例，其编码容量为4^4＝256。若线型数不变，升级到8把喷枪，可以实现的编码容量为4^8＝65536个。通过增加喷枪数量，即增加环形码条数，可使用的编码容量将会指数级增长。例如将喷枪增加到10把，则编码容量会增加到4^10＝1048576个，超过一百万编码容量。当然，如果对编码容量的要求较低，可以优先考虑减少线型数(进制数)，使得线型之间的区别最大化，方便后道能更容易地识别不同线型，避免误识别。

当钢管喷印好环形码标识以后，在后道工序，可以通过摄像头加图像处理的方式，将环形码按设定的进制还原为流水号。以附图1中本发明钢管标识喷印设备使用四把喷枪，四种线型(四进制)编码为例，从左至右，依次为长线、短线、连续线、点。按照前面点＝0，短线＝1，长线＝2，连续线＝3的定义，构成了一个四进制数2130。其转化为10进制为2*4^3+1*4^2+3*4^1+0*4^0＝128+16+12+0＝156，则钢管的流水号为156。

采用环形码标识钢管的优点是在整个管子的周向都喷印有相同的环形码。无论钢管在生产过程中怎么旋转，总会有一段环形码位于可识别区域。后道工序无需设置旋转辊或增加摄像头数量，就都能够观察到管体上的环形码并进行识别。由于环形码喷印充满了整个圆周，即使因为钢管碰撞、台架磨损或表面油污污染，氧化皮脱落，导致部分位置上的环形码灭失，一般也会剩余部分环形码供后道识别。

环形码通常依靠摄像头进行自动识别，为方便现场操作人员人工识读，并提供另一个冗余的管号识别手段。本发明钢管按支标识喷印方法中还采用了异体字明码喷印，异体字明码包含上下区域互斥异体字和网格互斥异体字，作为自动识别环形码的补充方式，明码管号一般供人工识读，也可以用摄像头自动识读，提供另一个管号识别的冗余手段。

请结合图4所示，上下区域互斥异体字的特点是，将0至9的数字拆分成上下两个部分，则其中所有数字的上半部分相互之间到形状是不重复的。下半部分的形状相互之间也是不重复的。而且形状之间区分明显，不容易误读。即使部分形状被磨损掉或污染掉，整个异体字上的剩余部分依然能够提供足够的形状信息供识别。

请结合图5所示，网格互斥异体字是在网格化单位内形状互相不重复的异体字方案，其特点是将每个数字拆分成2*2米字格，在对应位置网络内，0至9数字的形状相互之间不重复。

与上下区域互斥异体字相比，网格互斥异体字的互斥区域划分更小，异体字之间的差别更明显，因此抗磨损和抗污染的能力也会更强。

管体标识，即管号的识别可以采用摄像头加图像处理软件的方式进行管号识别。由于环形码在钢管圆周方向上一圈都有，因此更容易采用高位摄像头同时进行多个工位上的钢管号的识别。

综上所述，本发明主要用于在无缝钢管、中口径或大口径管线钢管生产线对钢管进行在线标识与按支跟踪。本方法通过全管圆周环形码标识和异体字明码方式，可以克服或改善因钢管运输、转动、碰撞、现场油污、管体氧化皮脱落而导致的喷印标识被磨损和被遮挡问题，保持管体标识较高的可识别率。

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，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种钢管标识喷印设备，其特征在于：包括设备支架，设于所述设备支架上的摆杆，所述摆杆上设有光轴座，所述光轴座上设有连接杆，所述连接杆的前端设有第一旋转气缸，所述连接杆的后端设有第二旋转气缸；

所述第一旋转气缸上设有喷枪座固定件，所述喷枪座固定件上设有喷枪座，所述喷枪座包括至少四把喷枪；

所述第二旋转气缸上设有喷头，所述喷头通过两个喷头固定件设于所述第二旋转气缸上，

所述钢管标识喷印设备对钢管的外圆周表面喷印环形码和异体字明码，

所述环形码包括连续线、长线、短线和点四种线型中的一种或多种编码组合，

所述环形码采用四种线型喷印时，所述连续线表示为3，所述长线表示为2，所述短线表示为1，所述点表示为0；

所述环形码采用三种线型喷印时，所述连续线表示为2，所述短线表示为1，所述点表示为0；

所述环形码采用两种线型喷印时，所述连续线表示为1，所述点表示为0，

所述异体字明码采用上下区域互斥异体字和/或网格互斥异体字，

所述上下区域互斥异体字具体为将0至9的数字拆分成上下两部分，所有数字的上半部分之间形状不重复，所有数字的下半部分之间形状不重复，

所述网格互斥异体字具体为将0至9每个数字喷印在对应位置的独立网格内，所有数字之间形状不重复。

2.根据权利要求1所述的钢管标识喷印设备，其特征在于：所述喷枪座固定件配有喷枪清洗盒。

3.根据权利要求1所述的钢管标识喷印设备，其特征在于：所述喷枪座包括4～12把喷枪。

4.根据权利要求1所述的钢管标识喷印设备，其特征在于：所述喷头上配有喷头清洗盒。

5.一种钢管按支标识喷印方法，其特征在于：将如权利要求1-4任一项所述的钢管标识喷印设备布置在钢管在线生产线上，利用所述钢管标识喷印设备对钢管的外圆周表面喷印环形码和异体字明码，

所述环形码包括连续线、长线、短线和点四种线型中的一种或多种编码组合，

所述环形码采用四种线型喷印时，所述连续线表示为3，所述长线表示为2，所述短线表示为1，所述点表示为0；

所述环形码采用三种线型喷印时，所述连续线表示为2，所述短线表示为1，所述点表示为0；

所述环形码采用两种线型喷印时，所述连续线表示为1，所述点表示为0，

所述异体字明码采用上下区域互斥异体字和/或网格互斥异体字，

所述上下区域互斥异体字具体为将0至9的数字拆分成上下两部分，所有数字的上半部分之间形状不重复，所有数字的下半部分之间形状不重复，

所述网格互斥异体字具体为将0至9每个数字喷印在对应位置的独立网格内，所有数字之间形状不重复。

6.根据权利要求5所述的钢管按支标识喷印方法，其特征在于：所述网格均为2*2米字格。