CN116689512A - 一种基于视频监测的轧制状态跟踪方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种基于视频监测的轧制状态跟踪方法和系统，方法包括：标识各轧制设备的位置坐标，利用相邻轧制设备将轧线划分成不同的轧制区间；加热炉与相邻轧机之间的摄像头实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给每一支钢坯的钢坯头部和钢坯尾部分别分配编号并分别初始化位置坐标；随着钢坯的移送，计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标；将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。本申请可以高精度的跟踪钢坯的实际位置，并且具有完全贴合实际位置的监测仪表跟踪信号实时记录。

Description

一种基于视频监测的轧制状态跟踪方法和系统

技术领域

本发明涉及轧钢信息跟踪技术领域，具体的，本发明提出一种基于视频监测的轧制状态跟踪方法和系统。

背景技术

轧线生产的特点是连续性强、速度快、控制复杂，生产的控制离不开基础自动化控制系统(L1)及过程控制系统(L2)。为了掌握并控制生产过程，需要在L2上进行轧制状态过程跟踪，实时跟踪带钢轧制的全过程，以便对生产过程做出及时的调整。现行轧制过程的跟踪，一般是通过来自L1的现场各种监测仪表的跟踪信号(位置、速度等)，跟踪并计算带钢的逻辑位置与实际位置对应，反应出带钢的实际位置，以便启动L2模型进行设定计算等相关控制功能，实现对带钢轧制过程的控制。

这种方式主要是在有限的几个点上面设置检测信号，检测到钢坯到来，然后根据钢坯的运动速度，计算钢坯走了多远，从而算出带钢的头部距离检测信号的位置。这种计算方式由于速度会有变化差异，在反应真实带钢位置的时候会产生误差，进而对相关控制产生错误的判断。

发明内容

为解决以上问题，本申请提供一种基于视频监测的轧制状态跟踪方法，用于监测通过依次间隔设置的加热炉和多个轧机这些轧制设备的钢坯，包括：

标识各轧制设备的位置坐标，在各轧制设备的钢坯移送路径的下游分别设置用于拍摄钢坯状态的摄像头，利用相邻轧制设备将轧线划分成不同的轧制区间；

加热炉与相邻轧机之间的摄像头实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给每一支钢坯分配编号并给其钢坯头部和钢坯尾部分别初始化位置坐标；

随着钢坯的移送，计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标；

按照钢坯头部和钢坯尾部每移送一段距离，将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。

可选的，所述各项生产参数包括钢坯在上线和轧制过程中的长度、重量、温度、断面几何尺寸和速度中的至少一个。

可选的，各摄像头设置在轧制区间的钢坯移送路径的上方或侧方。

可选的，所述初始化位置坐标是以加热炉出口位置为钢坯头部和钢坯尾部的0坐标。

可选的，相对距离s的计算，是通过设置摄像头的拍摄图像边缘在相邻轧制设备上，并将拍摄图像以及轧制区间都设置成N等份，识别拍摄图像中钢坯头部和钢坯尾部在第几等份，从而确定在轧制区间内的相对距离。

可选的，所述计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标，是指将相对距离s与最近经过轧制设备的位置坐标的和作为钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标。

可选的，所述每移送一段距离，是指每移送一米。

可选的，以最后一个轧机下一工序的轧制相关设备为标记位置坐标的参照物，在最后一个轧机与参照物之间也形成轧制区间。

本申请还提供一种基于视频监测的轧制状态跟踪系统，用于监测通过依次间隔设置的加热炉和多个轧机这些轧制设备的钢坯，包括：

多个摄像头，设置在各轧制设备的钢坯移送路径的下游，分别用于拍摄钢坯状态，加热炉与相邻轧机之间的摄像头实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给每一支钢坯分配编号并给其钢坯头部和钢坯尾部分别初始化位置坐标；

视频跟踪分析模块，用于标识各轧制设备的位置坐标，利用相邻轧制设备将轧线划分成不同的轧制区间，随着钢坯的移送，计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标；

数据采集模块，采集钢坯上线和轧制过程中的各生产参数；

存储模块，用于按照钢坯头部和钢坯尾部每移送一段距离，将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。

现有技术通常只是根据各轧制设备的位置坐标来大致标记钢坯的位置，轧制设备之间并没有更加精确的位置跟踪，而本申请不仅利用轧制设备的位置坐标，还利用摄像头以及相对距离的等分，可以精确的进行轧线的钢坯跟踪，以及进行更为详细的钢坯状态记录，可以无差别，高精度的跟踪钢坯的实际位置，并且具有完全贴合实际位置的监测仪表跟踪信号实时记录。

附图说明

图1为本发明实施例所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的轧制运行状态俯视图；

图3是本发明实施例中加热炉与轧机1之间的轧制区间的划分示意图。

图4为本发明实施例所述的基于视频监测的轧制状态跟踪系统的架构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，包括如下步骤：

步骤S1，标识加热炉和各轧机的位置坐标，在加热炉，以及各轧机等轧制设备的钢坯移送路径的下游，分别设置用于拍摄钢坯状态画面的摄像头。所述下游是指钢坯移送的去料方向。例如图2所示，轧线具有依次间隔设置的一台加热炉和n台轧机，可以在加热炉的钢坯移送路径下游设置摄像头A0，在轧机1的钢坯移送路径下游设置摄像头A1，以此类推，采用A0，A1，A2，A3，……，An，共n+1个摄像头覆盖轧线全长。各摄像头可以是设置在钢坯移送路径的正上方或者正侧方。

加热炉与轧机之间，以及各个轧机之间的距离是固定不变的，分别为L0,L1,L2,L3,L4……Ln-1，为便于计算，可以取加热炉出口位置为0坐标，则轧机1的位置是L0，轧机2的位置是L0+L1。从而利用加热炉与相邻轧机，以及各相邻轧机将轧线划分成不同的轧制区间L0,L1,L2,L3,L4……Ln-1。当然，为监测从轧机n出来的钢坯位置，可以以下一工序的轧制相关设备为参照物，标记该参照物的位置坐标，则是形成L0,L1,L2,L3,L4……Ln个轧制区间。

步骤S2，加热炉与轧机之间的摄像头A0实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给钢坯头部和钢坯尾部分配编号并初始化位置坐标。例如，摄像头A0实时监测加热炉的出口，当摄像头A0检测到第一根钢坯头部从加热炉出口处出来时，即给第一根钢坯分配P0001编号，同时给钢坯头部坐标位置初始化P0001Head＝0。当摄像头A0检测到第一根钢坯尾部从加热炉出口处出来时，给钢坯尾部坐标位置初始化P0001Tail＝0。当摄像头A0检测到第二根钢坯头部从加热炉出口处出来时，即给第二根钢坯分配P0002编号，同时给钢坯头部坐标位置初始化P0002Head＝0。上述编号是简化后的，实际上编号可以是由日期和顺序号组成，比如P202305050001，表示2023年5月5号的第一个钢坯。

当摄像头A0检测到当前钢坯头部已经走完L0，进入轧机1，随即通知摄像头A1进行跟踪，并标识摄像头A1跟踪的钢坯是P0001，这个时候由于A0没有检测到钢坯的尾部，所以摄像头A0的标识还是P0001。当摄像头A0检测到钢坯尾部后，尾部坐标位置初始化P0001Tail＝0，对于钢坯尾部坐标的跟踪和钢坯头部相同。然后发现钢坯尾部离开视频范围后，立即对摄像头标识清空，表示这个摄像头不再跟踪钢坯。其他摄像头类似，依次检测到尾部离开视频范围，即清空标识，代表对这个钢坯的跟踪结束。

步骤S3，分别计算钢坯头部和钢坯尾部在各摄像头监控范围内相对于最近经过轧机或加热炉的相对距离s，例如钢坯头部在轧制区间L0内时相对于加热炉的相对距离s，钢坯头部在轧制区间L1内时相对于轧机的相对距离s。通过相对距离s和钢坯头部和钢坯尾部处于哪个轧制区间，就可以得出当前时刻钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标。如果钢坯处于L0轧制区间，那么P0001Head＝s，如果钢坯处于L1轧制区间，那么P0001Head＝L0+s；如果钢坯处于L2轧制区间，那么P0001Head＝L0+L1+s；如果钢坯处于Ln轧制区间，那么P0001Head＝L0+L1+L2+……L[n-1]+s。

同样的，对于钢坯尾部位置P0001Tail的位置计算与钢坯头部相同，在此不再详述。

其中，相对距离s的计算，可以是通过设置摄像头的可视范围正好在两个轧制设备之间。也就是说摄像头拍摄的图像边缘恰在两个轧制设备上，就可以把轧制设备之间距离设置成N等份，例如N可以是100。如果两个轧制设备之间的辊道长L是10米，那么每等分即为0.1米。对应的把拍摄图像也分成N等份，钢坯头部和钢坯尾部在图像中的第几等份，也就是在轧制设备之间距离的第几等份，从而可以确定相对距离s。

通过摄像头拍摄视频，并识别其中的钢坯头部和钢坯尾部，识别依据是钢坯头部或者钢坯尾部的形状是圆形的，和辊道有明显的区别；另外钢坯温度和辊道也有明显的区别，市面上常用的摄像头即可以识别出钢坯头部和尾部的轨迹。通过判断钢坯头部和钢坯尾部的轨迹在该轧制区间的哪个等分区间范围内。即可以算出钢坯头部或者钢坯尾部距离最近经过轧机或加热炉的相对位置。例如如果检测到钢坯头部在L1轧制区间的第49等分区间，那么钢坯头部相对于最近经过轧机或加热炉的相对距离s＝L/N*49，钢坯头部的位置坐标是L0+L/N*49。

至于如何检测钢坯头部和钢坯尾部在第几等分区间，可以是将摄像头拍摄的图像也对应切分为N等份，钢坯头部和钢坯尾部在图像中位于第几等分区间，就是实际的钢坯头部和钢坯尾部在轧制区间中的第几等分区间。当然，也可以直接在轧制区间内做出N等份的标识，例如通过数字标记第1等分区间，第2等分区间，直至第N等分区间，识别钢坯头部的同时就可以确定其在第几等分区间。

步骤S4，由于钢坯在经过不同轧机后运行速度不同，所以这里按照距离传递，而不按照时间1s传递一次。按照钢坯头部和钢坯尾部每走过1米的距离，将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。各项生产参数可以包括但不限于物料在上线和轧制过程中的长度、重量、温度、断面几何尺寸(轧制过程中)和速度等等。

即钢坯移动一米存储一条数据，存储数据为钢坯头部和钢坯尾部合在一起存储，节省存储空间。后续别的系统可以根据编号号和时间范围，查询这个钢坯在某个时刻的位置以及该时刻位置的状态如何。

本申请还提供一种基于视频监测的轧制状态跟踪系统，用于监测通过依次间隔设置的加热炉和多个轧机这些轧制设备的钢坯，包括：

多个摄像头A，设置在各轧制设备的钢坯移送路径的下游，分别用于拍摄钢坯状态，加热炉与相邻轧机之间的摄像头实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给每一支钢坯分配编号并给其钢坯头部和钢坯尾部分别初始化位置坐标；

视频跟踪分析模块C，用于标识各轧制设备的位置坐标，利用相邻轧制设备将轧线划分成不同的轧制区间，随着钢坯的移送，计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标。具体计算法方法同上述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，在此不再详述。

数据采集模块B，采集钢坯上线和轧制过程中的各生产参数，可以每个轧机设备布置一套，以此为B1，B2，B3……Bn；

存储模块E，用于按照钢坯头部和钢坯尾部每移送一段距离，将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于视频监测的轧制状态跟踪方法，用于监测通过依次间隔设置的加热炉和多个轧机这些轧制设备的钢坯，其特征在于，包括：

标识各轧制设备的位置坐标，在各轧制设备的钢坯移送路径的下游分别设置用于拍摄钢坯状态的摄像头，利用相邻轧制设备将轧线划分成不同的轧制区间；

加热炉与相邻轧机之间的摄像头实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给每一支钢坯分配编号并给其钢坯头部和钢坯尾部分别初始化位置坐标；

随着钢坯的移送，计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标；

按照钢坯头部和钢坯尾部每移送一段距离，将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。

2.根据权利要求1所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，所述各项生产参数包括钢坯在上线和轧制过程中的长度、重量、温度、断面几何尺寸和速度中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，各摄像头设置在轧制区间的钢坯移送路径的上方或侧方。

4.根据权利要求1所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，所述初始化位置坐标是以加热炉出口位置为钢坯头部和钢坯尾部的0坐标。

5.根据权利要求1所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，相对距离s的计算，是通过设置摄像头的拍摄图像边缘在相邻轧制设备上，并将拍摄图像以及轧制区间都设置成N等份，识别拍摄图像中钢坯头部和钢坯尾部在第几等份，从而确定在轧制区间内的相对距离s。

6.根据权利要求1所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，所述计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标，是指将相对距离s与最近经过轧制设备的位置坐标的和作为钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标。

7.根据权利要求1所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，所述每移送一段距离，是指每移送一米。

8.根据权利要求5所述的基于视频监测的轧制状态跟踪方法，其特征在于，以最后一个轧机下一工序的轧制相关设备为标记位置坐标的参照物，在最后一个轧机与参照物之间也形成轧制区间。

9.一种基于视频监测的轧制状态跟踪系统，用于监测通过依次间隔设置的加热炉和多个轧机这些轧制设备的钢坯，其特征在于，包括：

多个摄像头，设置在各轧制设备的钢坯移送路径的下游，分别用于拍摄钢坯状态，加热炉与相邻轧机之间的摄像头实时监控钢坯头部和钢坯尾部，给每一支钢坯分配编号并给其钢坯头部和钢坯尾部分别初始化位置坐标；

视频跟踪分析模块，用于标识各轧制设备的位置坐标，利用相邻轧制设备将轧线划分成不同的轧制区间，随着钢坯的移送，计算钢坯头部和钢坯尾部在对应轧制区间内分别相对于最近经过轧制设备的相对距离s，并根据钢坯头部和钢坯尾部所处轧制区间分别确定钢坯头部和钢坯尾部的绝对位置坐标；

数据采集模块，采集钢坯上线和轧制过程中的各生产参数；

存储模块，用于按照钢坯头部和钢坯尾部每移送一段距离，将其位置坐标信息与时间标志，以及实时传递过来的各项生产参数合成后存储。