棒材在線自動計數(shù)系統(tǒng)在260機(jī)組的應(yīng)用

李振峰

摘要：文章以河南安鋼260機(jī)組建廠為例，對棒材在線自動計數(shù)系統(tǒng)在260機(jī)組的應(yīng)用進(jìn)行闡述，以期對今后相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：棒材在線自動計數(shù)系統(tǒng);260機(jī)組;應(yīng)用

一、概述

河南安鋼260機(jī)組建廠是引進(jìn)意大利和國內(nèi)配套設(shè)計的一條半連軋生產(chǎn)線，于1985年11月27日正式投產(chǎn)。原設(shè)計能力年軋材20萬噸，2000年電氣改造為數(shù)控系統(tǒng)，年產(chǎn)達(dá)到98萬噸，2017年2月改造為由中冶京城全連軋生產(chǎn)線，設(shè)計能力年軋材100萬噸，投產(chǎn)以來軋材120萬噸。由于產(chǎn)量的提升，精整區(qū)的定尺鋼材計數(shù)分鋼成為制約生產(chǎn)的瓶頸。原計數(shù)分鋼是工人進(jìn)行手動操作點數(shù)，這樣負(fù)責(zé)點數(shù)的工人勞動強(qiáng)度大，支數(shù)誤差較多，延誤生產(chǎn)，人工點數(shù)已滿足不了生產(chǎn)，新增設(shè)一套棒材在線自動計數(shù)分鋼系統(tǒng)。

該系統(tǒng)是采用國際先進(jìn)的機(jī)器視覺技術(shù)檢測棒材端面，通過圖像信息處理對棒材進(jìn)行識別、跟蹤、計數(shù);在分鋼模式下進(jìn)行自動分鋼動作、在只計數(shù)模式下指導(dǎo)現(xiàn)場操作工人準(zhǔn)確分鋼的新型棒材計量裝置。棒材在線自動計數(shù)分鋼系統(tǒng)由棒材在線自動計數(shù)系統(tǒng)和棒材在線分鋼系統(tǒng)組成。

二、自動計數(shù)系統(tǒng)技術(shù)原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。它由電氣主控制柜、現(xiàn)場操作箱、特殊光源照明器、攝像模塊、端分機(jī)、中分機(jī)等幾大部分構(gòu)成并完成視頻圖像采集、視頻圖像信息處理、目標(biāo)跟蹤、計數(shù)、分鋼等主要功能。

系統(tǒng)采用以視覺信號圖像處理器作為圖像信息處理核心的圖形處理器和機(jī)器視覺技術(shù)對運動棒材的狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)棒材在線計數(shù)及分鋼動作。視頻圖像處理與目標(biāo)跟蹤是系統(tǒng)的核心的部分，負(fù)責(zé)實時處理現(xiàn)場的視頻圖像信息。其中棒材運動跟蹤檢測、背景分離、目標(biāo)位置測定、目標(biāo)跟蹤與容錯計數(shù)、分鋼線標(biāo)定等工作由計算機(jī)軟件系統(tǒng)完成。

電氣主控制柜中裝有攝像模塊和圖形處理器，負(fù)責(zé)三路視頻圖像采集、處理、計數(shù)及分鋼線標(biāo)定并通過現(xiàn)場LCD顯示器顯示計數(shù)值及分鋼位置。另外現(xiàn)場控制柜中有調(diào)驗LCD顯示器，由電纜與圖形處理器相連，顯示內(nèi)容與現(xiàn)場LCD顯示器中的顯示一致，供調(diào)試和監(jiān)視用，工人可以根據(jù)現(xiàn)場計算機(jī)屏幕的計數(shù)值和分鋼線進(jìn)行分鋼。

三、自動計數(shù)系統(tǒng)工作過程

系統(tǒng)工作過程如下：通過攝像模塊獲取傳送鏈床上的棒材端面視頻運動圖像，視覺檢測和視覺分析處理算法對棒材進(jìn)行對位、識別、跟蹤、計數(shù)，當(dāng)額定支數(shù)計數(shù)滿時，控制啟停電路使傳送鏈床停止，并顯示分鋼線，在分鋼模式下進(jìn)行自動分鋼動作、在只計數(shù)模式下指導(dǎo)現(xiàn)場操作工人手動分鋼。具體分為如下幾步：

第一步：攝像模塊從棒材端部持續(xù)獲取棒材數(shù)字圖像，并截取有效部分，在圖形處理器中經(jīng)過機(jī)器視覺技術(shù)處理，得到各棒材中心位置。自學(xué)習(xí)程序動態(tài)跟蹤棒材中心位置并計數(shù)。

第二步：計數(shù)過程中實時顯示計數(shù)值。隨著棒材移動通過監(jiān)視窗口，計數(shù)值不斷增加。當(dāng)計數(shù)值差10支（可修改）到達(dá)額定值時，發(fā)出分鋼預(yù)報信號（黃燈亮），提示工人即將分鋼;當(dāng)計數(shù)值到達(dá)每捆棒材的額定數(shù)值時，發(fā)出“計數(shù)滿”信號（紅燈亮），啟停電路控制鏈床停止。

第三步：檢測到鏈床停止后，用（黃點）和（紅點）分別標(biāo)示出視窗中屬于前捆和后捆棒材（其中黃點為前捆棒材，紅點為后捆棒材）。圖形處理器通過計算得到分鋼位置并用黃線標(biāo)出分鋼線，在自動分鋼模式下進(jìn)行自動端分及中分動作、在只計數(shù)模式下分鋼工人可以根據(jù)棒材堆砌的狀態(tài)手動進(jìn)行分鋼。

第四步：啟動狀態(tài)：啟動軟件系統(tǒng)后，系統(tǒng)開始初始化，自動調(diào)入有關(guān)參數(shù)。此工作完成后直接進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。

第五步：設(shè)置狀態(tài)：設(shè)置狀態(tài)下，系統(tǒng)現(xiàn)場顯示屏僅顯示監(jiān)視畫面。

①可觀察各項設(shè)置是否正常。如LED光源照明器開啟與否、攝像監(jiān)視窗口位置、視頻信號是否清晰、棒材信息是否選擇正確。

②設(shè)置狀態(tài)下，可以通過主控制柜鼠標(biāo)選擇當(dāng)前棒材型號（規(guī)格、每捆支數(shù)，報警支數(shù)）及分鋼模式，調(diào)節(jié)亮度值。

③按下現(xiàn)場操作箱上的啟動按鈕后，進(jìn)入自動計數(shù)狀態(tài)。

④界面中的計數(shù)值顯示窗口顯示上前一次的計數(shù)值，若工人按下“停止”按鈕結(jié)束計數(shù)狀態(tài)，則該值為零。

第六步：計數(shù)狀態(tài)：

在自動計數(shù)狀態(tài)下，自動檢測移過監(jiān)視窗口的所有棒材，并進(jìn)行計數(shù)。

①在現(xiàn)場顯示屏上的監(jiān)視窗口中，已計數(shù)的棒材上標(biāo)注有紅點，檢測到但尚未計數(shù)的棒材上中心有一個小黑點。

②顯示屏上即時顯示出已計數(shù)棒材的數(shù)值。

③當(dāng)計數(shù)值達(dá)到每捆額定數(shù)值后，用黃色分鋼線指示分鋼位置。

④控制鏈床停止后，在只計數(shù)模式下工人根據(jù)分鋼線手動進(jìn)行分鋼，完全分鋼狀態(tài)下進(jìn)入分鋼狀態(tài)。

自動計數(shù)狀態(tài)下可以做如下操作：

①在鏈床停止時，或者監(jiān)視窗口內(nèi)無棒材時，通過現(xiàn)場柜+1和+10/-1按鈕可以增減已計數(shù)棒材數(shù)值，以用來修正抽鋼、干擾或人為因素等造成的數(shù)值差異。

②按停止按鈕進(jìn)入手動計數(shù)狀態(tài)。

③當(dāng)計數(shù)滿，在只計數(shù)模式下人工手動分鋼，手動分鋼完成后，按“啟動”鍵進(jìn)入下一捆棒材的計數(shù)。

④若計數(shù)還未到一捆棒材的額定值時，可以通過按“清零/+100”鍵將計數(shù)值清零;若已經(jīng)到達(dá)額定值，按“清零/+100”鍵則無效。

第七步：分鋼狀態(tài)。

在自動分鋼模式下，當(dāng)計數(shù)值到達(dá)、鏈床停止后顯示屏上出現(xiàn)黃色分鋼線，上位機(jī)控制伺服電機(jī)移動到分鋼位置并升起端分機(jī)將棒材端部頂開進(jìn)行端分動作。

只端分狀態(tài)下在端分完成后分鋼狀態(tài)完成，自動進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)，重新啟動計數(shù);完全分鋼狀態(tài)下中分機(jī)自動升起將棒材依次分開一定距離。當(dāng)設(shè)定的最后一個中分機(jī)下降到位后分鋼狀態(tài)完成，自動進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)，重新啟動計數(shù)。

四、結(jié)束語

總而言之，自動計數(shù)系統(tǒng)工作涉及到的環(huán)節(jié)較多，相關(guān)工作人員需要注重每一個環(huán)節(jié)的操作，做好每一項工作，確保計數(shù)系統(tǒng)的運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃海龍，張亮.棒材在線自動計數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2015（06）：176-179.

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