一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法及系统，包括预先对PF线集卷站内的卷芯架和PF线上的C型钩上喷涂耐高温的设定字符，作为卷芯架标号和C型钩标号；在物料落卷处，根据获取的卷芯架标号图像，与投入PF线的物料信息关联，跟踪携带物料的卷芯架所在的位置信息；在C型钩上料处，根据获取的C型钩标号图像，与携带物料的卷芯架标号关联，将卷芯架关联的物料信息转移至C型钩；C型钩携带物料依次经过打包、称重、挂标和卸卷，根据打包、称重、挂标和卸卷时C型钩的标号图像，与物料经过打包、称重、挂标和卸卷后的对应信息相关联，跟踪携带物料的C型钩所在的位置信息。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体为一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

PF线，是线材生产过程中实现盘卷运输与冷却的设备，其利用搭载小车的C型钩运输上游下来的高温线材盘卷，经冷却、检查、切头、修整、取样、压紧打捆和称重挂牌等工序，最后经卸卷设备从C型钩上卸下线材盘卷，空钩返回PF线内。

PF线的运行过程中需要跟踪物料，即高温的线材盘卷经过每个工序时的位置，以便于线材出厂后的追溯。现有技术采取RFID(射频识别)的方式，在需要跟踪的位置固定安装RFID载码体，C型钩上安装RFID读写器，当C型钩到达RFID载码体位置时进行钩号信息的读写，进而实现对C型钩上运输盘卷的跟踪。但RFID不耐高温，不能应用于集卷站，无法实现集卷站中的物料跟踪，同时RFID维护成本较高。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法及系统，在卷芯架和C型钩上使用高温油漆分别喷涂设定的标记(例如字母和数字)，在需要跟踪的位置增加图像采集模块，采用机器视觉算法识别钩号的方法实现物料跟踪。硬件成本低，稳定性强，网络摄像机一机多用途，维护方式便捷，只需采用对字符补油漆的方式，维护成本低，正常生产过程中即可进行维护，不影响正常生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法，包括：

预先对PF线集卷站内的卷芯架和PF线上的C型钩上喷涂耐高温的设定字符，作为卷芯架标号和C型钩标号；

在物料落卷处，根据获取的卷芯架标号图像，与投入PF线的物料信息关联，跟踪携带物料的卷芯架所在的位置信息；

在C型钩上料处，根据获取的C型钩标号图像，与携带物料的卷芯架标号关联，将卷芯架关联的物料信息转移至C型钩；

C型钩携带物料依次经过打包、称重、挂标和卸卷，根据打包、称重、挂标和卸卷时C型钩的标号图像，与物料经过打包、称重、挂标和卸卷后的对应信息相关联，跟踪携带物料的C型钩所在的位置信息。

当物料开始落卷时，基于集卷筒下方布置的图像采集模块获取卷芯架标号图像，将卷芯架标号和落卷的物料号关联绑定，卷芯架携带落卷的物料继续运行。

当携带物料的卷芯架倾翻结束时，基于卷芯架倾翻位布置的图像采集模块获取卷芯架的图像，识别卷芯架上绑定的物料是否正常倾覆。

在C型钩上料处，根据运料小车开始运料的信号调用图像采集模块，获取C型钩标号图像并与卷芯架号关联绑定，将卷芯架相关联的物料信息传递给C型钩。

当C型钩到达打包位，基于打包设备的工作信号调用图像采集模块获取C型钩标号图像，根据与C型钩号关联的物料信息，绑定物料的打包信息。

当C型钩达到称重位，基于称重设备工作信号调用图像采集模块获取C型钩标号图像，根据与C型钩号关联的物料信息，绑定物料对应的称重结果。

当C型钩达到挂标位，基于占位信号调用图像采集模块获取C型钩的标号图像，根据与C型钩号关联绑定的物料信息，发送给挂标设备执行标牌打印及挂标。

当C型钩达到卸卷位，基于与C型钩连接的运料小车工作信号调用图像采集模块，获取C型钩标号图像，并将与C型钩号关联的物料信息发送给库存系统，同时清空C型钩上关联的物料信息后，C型钩返回初始位置。

本发明的第二个方面提供实现上述方法的系统，包括：

标号模块，被配置为：对PF线集卷站内的卷芯架和PF线上的C型钩上喷涂耐高温的设定字符，作为卷芯架标号和C型钩标号；

图像采集模块，包括位于集卷筒下方、卷芯架倾翻位、C型钩上上料处、打包位、称重位、挂标位和卸卷位的摄像头或相机；

物料跟踪模块，被配置为：在物料落卷处，根据获取的卷芯架标号图像，与投入PF线的物料信息关联，跟踪携带物料的卷芯架所在的位置信息；

物料跟踪模块，还被配置为：在C型钩上料处，根据获取的C型钩标号图像，与携带物料的卷芯架标号关联，将卷芯架关联的物料信息转移至C型钩，C型钩携带物料依次经过打包、称重、挂标和卸卷，根据打包、称重、挂标和卸卷时C型钩的标号图像，与物料经过打包、称重、挂标和卸卷后的对应信息相关联，跟踪携带物料的C型钩所在的位置信息。

风冷线物料跟踪模块，被配置为：获取风冷辊道中电机的速度数据，计算物料在风冷线上前进的位置信息，当风冷线出现异常，通过输入装置纠正物料信息防止信息错乱。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、在卷芯架和C型钩上使用高温油漆或涂料分别喷涂设定的标记(例如字母和数字)，在需要跟踪的位置增加图像采集模块，采用机器视觉算法识别钩号的方法实现物料跟踪，能够解决传统射频识别过程中射频设备不耐高温的问题。

2、物料信息不需要直接识别，而是由上游系统与识别到的卷芯架号绑定(关联)，图像部分仅识别卷芯架号和C型钩号即可，不需要复杂的算法，同时由于只需要识别简单的字母或数字，算法的实现成本低廉且速度快。

3、维护便捷，只需采用对字符补油漆或涂料的方式，维护成本低，正常生产过程中即可进行维护，维护期间不影响正常生产。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明是一个或多个实施例提供的PF线物料跟踪系统中机器视觉的布置位置示意图；

图2是本发明是一个或多个实施例提供的PF线物料跟踪系统架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术中所描述的，现有技术采取RFID(射频识别)的方式，在需要跟踪的位置固定安装RFID载码体，C型钩上安装RFID读写器，当C型钩到达RFID载码体位置时进行钩号信息的读写，进而实现对C型钩上运输盘卷的跟踪。但RFID不耐高温，不能应用于集卷站，无法实现集卷站中的物料跟踪，同时RFID维护成本较高。

因此以下实施例给出一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法及系统，在卷芯架和C型钩上使用高温油漆分别喷涂设定的标记(例如字母和数字)，在需要跟踪的位置增加网络摄像机，采用机器视觉算法识别钩号的方法实现物料跟踪。该方法硬件成本低，稳定性强，网络摄像机一机多用途，维护方式便捷，只需采用对字符补油漆的方式，维护成本低，正常生产过程中即可进行维护，不影响正常生产。

实施例一：

如图1所示，一种基于机器视觉的PF线物料跟踪方法，包括：

预先对PF线集卷站内的卷芯架和PF线上的C型钩上喷涂耐高温的设定字符，作为卷芯架标号和C型钩标号；

在物料落卷处，根据获取的卷芯架标号图像，与投入PF线的物料信息关联，跟踪携带物料的卷芯架所在的位置信息；

在C型钩上料处，根据获取的C型钩标号图像，与携带物料的卷芯架标号关联，将卷芯架关联的物料信息转移至C型钩；

C型钩携带物料依次经过打包、称重、挂标和卸卷，根据打包、称重、挂标和卸卷时C型钩的标号图像，与物料经过打包、称重、挂标和卸卷后的对应信息相关联，跟踪携带物料的C型钩所在的位置信息。

具体的：

获取物料信息。与上游加热炉和轧线系统进行通信，通过报文交换的方式获取上游工艺的物料信息。例如，获取进入PF线之前，经过热轧制造完毕的线材盘卷具有的钢号、线径、盘卷外径、盘卷内径、线材长度以及进入PF线的时间等信息。

获取物料在冷却线路上的位置信息。通过opc通信实时采集风冷辊道一级PLC的所有电机的速度数据，计算物料线材在风冷线上前进的实时位置信息。

本实施例中，在风冷线末端安装有异常处置的触摸屏，当风冷线出现异常需要进行剔卷、分卷等操作时，通过人工在触摸屏上进行手工剔卷、分卷等操作及时纠正物料跟踪系统中的物料信息防止信息错乱。

集卷站物料跟踪。预先使用高温油漆加字符模板对所有卷芯架分别喷涂不同字母A-P，在集卷筒下方和卷芯架倾翻位两处位置固定支架上安装网络摄像机或网络相机，通过opc通信实时采集一级PLC的数据，当获取到物料开始落卷的信号(该信号来源于PF线自身的控制系统)调用落卷位图像分析接口，触发相机抓拍并进行卷芯架号识别，然后将卷芯架号和落卷的物料号绑定，卷芯架携带落卷的物料继续运行；当获取到卷芯架倾翻结束的信号调用倾翻位图像分析接口，触发相机抓拍并进行识别，识别卷芯架上绑定的物料是否正常倾覆。

由于卷芯架号和落卷的物料号已经绑定(关联)，正常情况下，在倾翻工序后，这部分落卷的物料会全部倾翻，卷芯架上不会残留物料。

卷芯架和C型钩绑定物料跟踪。使用高温油漆加数字模板对所有C型钩分别喷涂不同数字01-70，在C型钩上料处固定支架安装网络摄像机或网络相机，通过opc通信实时采集一级PLC的数据，当获取到运料小车开始运料的信号调用上钩位图像分析接口，触发相机抓拍并进行C型钩号识别，然后将卷芯架号和C型钩号绑定，进而将卷芯架绑定的物料信息传递给C型钩进行绑定，为后续PF线各工位通过识别钩号直接查询到物料号奠定基础；C型钩携带物料依次到达打包、称重、挂标和卸卷位。

PF线物料跟踪。

在打包位、称重1位、称重2位、挂标位、平库卸卷位、立库卸卷1位、立库卸卷2位分别安装网络摄像机或网络相机；

当C型钩首先到达打包机位并且夹紧器夹紧后，通过opc通信实时采集打包位一级PLC的数据，当获取到打包机开始打包信号后调用打包位图像分析接口，触发相机抓拍并进行C型钩号识别，根据C型钩号关联绑定的物料信息和工序信息。

当C型钩达到称重位并且夹紧器夹紧后，通过opc通信实时采集称重位一级PLC的数据，当获取到称重台上升信号后调用对应称重位图像分析接口，触发相机抓拍并进行C型钩号识别，根据C型钩号关联绑定的物料信息和物料信息对应的称重结果。

当C型钩达到挂标位后，通过opc通信实时采集挂标位一级PLC的数据，当获取到占位信号后调用挂标位图像分析接口，触发相机抓拍并进行C型钩号识别，根据C型钩号关联绑定的物料信息，并将物料信息发送给挂标机器人系统进行打印标牌及挂标。

当C型钩达到平库卸卷位并且夹紧器夹紧后，opc通信实时采集平库卸卷位一级PLC的数据，当获取到平库运料小车开始工作信号后调用平库卸卷位图像分析接口，触发相机抓拍并进行C型钩号识别，根据C型钩号关联绑定的物料信息并将物料信息发送给平库系统，同时清空C型钩上绑定的物料信息进入下一循环。

当C型钩达到立库卸卷位并且夹紧器夹紧后，通过opc通信实时采集立库卸卷位一级PLC的数据，当获取到立库运料小车开始工作信号后调用对应立库卸卷位图像分析接口，触发相机抓拍并进行C型钩号识别，根据C型钩号关联绑定的物料信息并将物料信息发送给立库系统，同时清空C型钩上绑定的物料信息进入下一循环。

通过opc通信实时采集一级PLC的数据，达到自定义的触发条件后抓拍现场所有工位图像，能够保证字符在每个工位抓拍的图像中的位置固定；根据采集的数据制作图像分类数据集；通过最优的卷积神经网络架构；根据现场可能存在的遮挡、污损等情况进行图像数据增强；模型训练和测试；模型部署并上线验证准确率。

本实施例中，集卷站中针对卷芯架的视觉识别算法和针对C型钩的视觉识别算法一致，均为现有技术中的识别算法，采用网络摄像头或网络相机作为获取卷芯架和C型钩的图像采集模块配合视觉识别算法，能够应对PF线现场的高温问题。

此外，物料信息不需要直接识别，而是由上游系统与识别到的卷芯架号绑定(关联)，图像采集模块仅识别卷芯架号和C型钩号即可，不需要复杂的算法，同时由于只需要识别简单的字母或数字，算法的实现成本低廉且速度快。

实施例二：

如图2所示，实现上述方法的系统，包括：

标号模块，被配置为：对PF线集卷站内的卷芯架和PF线上的C型钩上喷涂耐高温的设定字符，作为卷芯架标号和C型钩标号；

图像采集模块，包括位于集卷筒下方、卷芯架倾翻位、C型钩上上料处、打包位、称重位、挂标位和卸卷位的摄像头或相机；

物料跟踪模块，被配置为：在物料落卷处，根据获取的卷芯架标号图像，与投入PF线的物料信息关联，跟踪携带物料的卷芯架所在的位置信息；

物料跟踪模块，还被配置为：在C型钩上料处，根据获取的C型钩标号图像，与携带物料的卷芯架标号关联，将卷芯架关联的物料信息转移至C型钩，C型钩携带物料依次经过打包、称重、挂标和卸卷，根据打包、称重、挂标和卸卷时C型钩的标号图像，与物料经过打包、称重、挂标和卸卷后的对应信息相关联，跟踪携带物料的C型钩所在的位置信息。

通过在卷芯架和C型钩上使用高温油漆分别喷涂设定的标记(例如字母和数字)，在需要跟踪的位置增加图像采集模块，采用机器视觉算法识别钩号的方法实现物料跟踪。硬件成本低，稳定性强，网络摄像机一机多用途，维护方式便捷，只需采用对字符补油漆的方式，维护成本低，正常生产过程中即可进行维护，不影响正常生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。