阅读说明：本技术 一种基于3d符号的钢管按支跟踪方法 (Steel pipe branch-based tracking method based on 3D symbol ) 是由 何永辉 杨水山 彭铁根 宗德祥 石桂芬 梁爽 于 2019-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于3D符号的钢管按支跟踪方法,包括首先,定义和建立一组用以编码的标识符号集；然后,将钢管圆环端面上对称划分成N个子区域,通过材料去除方式分别在N个子区域内进行标识符号的标记；最后,在钢管运转和加工过程中,在需要物流跟踪的位置对钢管进行端面图像采集,获取该端面图像,并对端面图像进行解析,同时对该端面上的标识符号进行解析。本发明能简洁实现钢管物流跟踪,还能避免和克服生产过程中磨削和加热过程产生的影响和干扰。(The invention discloses a steel pipe branch-by-branch tracking method based on 3D symbols, which comprises the following steps of firstly, defining and establishing a group of identifier symbol sets for coding; then, symmetrically dividing the end face of the circular ring of the steel pipe into N sub-regions, and marking identification symbols in the N sub-regions respectively in a material removing mode; and finally, in the running and machining processes of the steel pipe, acquiring an end face image of the steel pipe at a position needing logistics tracking, acquiring the end face image, analyzing the end face image, and analyzing the identification symbol on the end face. The invention can simply realize the logistics tracking of the steel pipe and can also avoid and overcome the influence and interference generated in the grinding and heating processes in the production process.)

一种基于3D符号的钢管按支跟踪方法

技术领域

本发明涉及钢铁产品质量监测与控制领域，更具体地说，涉及一种基于3D符号的钢管按支跟踪方法。

背景技术

在无缝钢管行业，根据美国石油协会发布的石油套管标准没，钢管生产过程中必须满足可追溯性通则，实现无缝钢管的逐支信息追溯。目前钢管跟踪基本上采用PLC和人工参与的方式，实现按炉号或批号跟踪，对于全过程的按支跟踪实现的比较少。

钢管是一种离散、非连续的加工模式，生产过程中不合格产品下线、返工现场不可避免，一种都是通过人工输入计算机记录，对于产品工艺质量的追溯都是按炉次或批次实现的，就某一根钢管而言无法追溯到其加工过程中的具体工艺参数，在国外，钢管行业钢管跟踪的情况与国内相似。

钢管按支跟踪一直是生产企业期望实现的一个功能，希望每根钢管要向带钢一样以卷为单位，向前能够追溯到原材料，向后能跟踪到最终用户。实际生产过程中由于材料存在形状的改变、材质的物理变化，很难实现基于ID标识内容的流转和跟踪，常用的喷标和打标方案，经常在磨削和高温加热加工过程中消除和丢失。

现有钢管ID标识仍以喷码为主，如专利申请号200980110258.4(二维符号及其读取方法)公开了根据本发明的标识符号以及用于对其进行读取的系统和方法，标识符号优选为二维、矩形或正方形的条形码符号，其具有实线边界以及与实线边界相邻的刻度标记区域，并且具有全向读取、误差检测和校正性能。

又如专利申请号201280017931.1(编码数据标识符的方法)设计一种对数据标识符进行编码的方法、数据网络的网络单位以及用以执行所述方法的计算机程序产品。所述数据标识符是数据网络的多个数据标识符的其中之一。每一个数据标识符由字符串构成。提供出现概率表，该表对于所述多个数据标识符的已定义组成部分表明其在所述多个数据标识符内的出现频率。所述组成部分是基于所述多个数据标识符的一项或更多项特性来定义的。基于所述出现概率表，根据可变长度编码算法对数据标识符进行编码。

综上述，符号编码技术未发现适用和适用的符号标识钢管I D的方法和手段，实现钢管按支跟踪。

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基于3D符号的钢管按支跟踪方法，能简洁实现钢管物流跟踪，还能避免和克服生产过程中磨削和加热过程产生的影响和干扰。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于3D符号的钢管按支跟踪方法，包括

首先，定义和建立一组用以编码的标识符号集；

然后，将钢管圆环端面上按角度对称划分成N个子区域，通过材料去除方式分别在N个子区域内进行标识符号的标记；

最后，在钢管运转和加工过程中，在需要物流跟踪的位置对钢管有标识符号的端面进行图像采集，获取该端面图像，并对端面图像进行处理，对该端面上的标识符号进行解析；

解析具体流程如下：

1)获得端面图像中钢管端面的圆环形轮廓，并根据轮廓计算出圆形中心，即对称中心；

2)在图像中的圆环形轮廓区域内，找到开始位置标识，以此标识为起始位置，根据预定义规则将圆弧形划分成N个子区域；

3)在各个子区域内，对标识符号进行检测，将标识符号转换成数字，并转换成数据编码；

4)组合N个子区域的编码，最终形成一个满足设定规则的钢管I D。

所述标识符号为圆孔或者线条的形式。

所述标识符号的数量为3～6个标识符号的组合编码。

所述端面图像通过图像传感器获取，并通过计算机对图像进行分析。

所述钢管圆环端面上的N个子区域，按照顺时针定义各个子区域。

本发明所提供的一种基于3D符号的钢管按支跟踪方法，还具有以下几点有益效果：

1)方法简洁，通过容易加工的符号代替数字，从加工和识别的角度来说都十分简便；

2)选择钢管的端面做3D标识，在生产过程中的加热和表皮处理都不会影响孔的标识，标识状态能够延续和跟踪；

3)钢管端面3D符号标识的方式在钢管ID解析时，依赖不同的3D符号，且相对位置差较大，判读钢管ID具有很强的稳定性和鲁棒性，技术和原理可靠。

附图说明

图1是本发明跟踪方法钢管端面使用3个3D符号4个区域标识示意图；

图2是本发明跟踪方法钢管端面使用6个3D符号4个区域标识示意图；

图3是本发明跟踪方法钢管端面3D标识判读流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合附图3所示，本发明所提供的一种基于3D符号的钢管按支跟踪方法，通过材料去除手段，在钢管端面形成3D形态的标识，加工和流转过程中通过视觉成像和图像分析手段完成编码的解析，进行钢管的跟踪和流转。具体包括：

首先，定义和建立一组用以编码的标识符号集。为了制作和加工方便，符号标识可以圆孔或者线条的形式，在此以线条为例来说明，分别定义线条符号“|”、“/”、“\”为0、1、2，则可以以此为基础定义三进制数据，通过3个符号的组合编码，可以定义十进制数据范围内0至3³-1，即0至26的范围。例如，定义“|||”为“0 0 0”，换算十进制为0；定义“\||”为“2 00”，则换算成十进制数据为2*3^3-1+0*3^3-2+0*3^3-3＝18。

进一步，若定义线条符号“|”、“/”、“\”、“||”、“//”、“\\”为0、1、2、3、4、5，则以以此为基础定义六进制数据，通过6个符号的组合编码，可以定义十进制数据范围内0至6⁶-1，即0至46655的范围。

然后，将钢管圆环端面上对称划分成N个子区域，通过材料去除方式分别在N个子区域内进行标识符号的标记。为了区分各个子区域，在钢管圆环端面定义开始位置的标识，并按照顺时针定义各个子区域。如图1所示，定义“X”为开始位置标识，将圆形截面对称分成4段圆弧形为例，安装顺时针顺序分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区，每段圆弧标识按规则定义的符号，并赋予固定的物理含义：Ⅰ区标识炉号、Ⅱ区标识轧制区、Ⅲ区标识热处理区、Ⅳ区标识后加工区。

最后，在钢管运转和加工过程中，在需要物流跟踪的位置对钢管进行端面图像采集，获取该端面图像，并对端面图像进行解析，同时对该端面上的标识符号进行解析；

解析具体流程如下：

1)获得端面图像中钢管端面的圆环形轮廓，并根据轮廓计算出圆形中心，即对称中心；

2)在图像中的圆环形轮廓区域内，找到开始位置标识，以此标识为起始位置，根据预定义规则将圆弧形划分成N个子区域；

3)在各个子区域内，对标识符号进行检测，将标识符号转换成数字，并转换成数据编码；

4)组合N个子区域的编码，最终形成一个满足设定规则的钢管I D。

对图像分析算法说明：

本发明的跟踪方法力求简洁，加工的各个符号位置均布在圆环表面，便于加工的同时，也为符号的标识提供依据。

首先，进行符号分割。根据编码规则将圆环图像划分为多个对称或相等的子区域，子区域内每个符号占有相等角度的圆环。对圆环图像沿直径方向投影和展开，每个符号都会体现在投影数据上，投影数据横坐标代表角度值，纵坐标代表投影数据，即为符号标识在直径方向特征点数，所以圆环上有符号的位置，投影值大于0，没有符号的位置投影值等于0，根据投影值是否大于0来判断该角度上是否有符号。各个符号在投影角度上的差异体现为一组相位关系。

其次，判断符号的数值。上一步，采用投影的方法，根据投影值和角度对应关系，能够分割出各个字符的图像，在图像内进行线段检测，根据线段的数量和线段的斜率能够判断出各个符号，具体是哪个符号，从而解析整个圆环上的符号序列串。

最后，进行符号序列的规整和解码，即找出初始位，并划分各个子区域，根据编码规则解析各个区域的数值，并最终组成ID字符串。

为了实现钢管的按支跟踪，给每根钢管定义一个身份号(ID)，通过对这个ID并结合生产时间信息，能够完全区分不同炉号、流号和不同处理工艺的钢管，能够对生产时间、生产工艺、材质型号进行跟踪和分析。

实施例1：采用3个3D线条编码

定义和建立一组标识符号集用来编码。为了制作和加工方便，符号标识采用线条的形式，在此以线条为例来说明，分别定义线条符号“|”、“/”、“\”为0、1、2，则可以以此为基础定义三进制数据，通过3个符号的组合编码，可以定义十进制数据范围内0至3³-1，即0至26的范围。例如，定义“|||”为“0 0 0”，换算十进制为0；定义“\||”为“2 0 0”，则换算成十进制数据为2*3^3-1+0*3^3-2+0*3^3-3＝18。

首先，将圆环形截面对称划分成N个子区域，通过材料去除手段可以分别在N个子区域进行符号标识。为了区分各子区域，在钢管圆环端面定义开始位置的标识，并按顺时针定义各个子区域。如附图1所示，定义“X”为开始位置标识，将圆形截面对称分成4段圆弧形为例，安装顺时针顺序分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区，每段圆弧标识按规则定义的符号，并赋予固定的物理含义：Ⅰ区标识炉号、Ⅱ区标识轧制区、Ⅲ区标识热处理区、Ⅳ区标识后加工区。

然后，对钢管进行标识，再生产流程中，钢管ID产生的工序对钢管端面进行加工，再结合附图1所示。进行加工处理，。

最后，对钢管的编号进行识别。需要识别不同的符号，并根据位置判断不同的子区域：通过图像传感器获得端面图像，通过图像处理，将端面的符号信息录入为定量的数字信息。如附图1所示，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区中3D符号分别为“|/\”、“|/\”、“|/\”和“|/\”，转义成数字为“0 1 2”、“0 1 2”、“0 1 2”和“0 1 2”，三进制的“0 1 2”换算为十进制可以计算为0*3³+1*3¹+2＝5，则将四个子区域的信息连起来表达为5-5-5-5。

实施例2：采用6个3D线条编码

参照实施例1，定义线条符号“|”、“/”、“\”、“||”、“//”、“\\”为0、1、2、3、4、5，则以此为基础定义六进制数据，通过6个符号的组合编码，可以定义十进制数据范围内0至6⁶-1，即0至46655的范围。

将钢管圆环端面4等分定义为4个子区域，如附图2所示，4等分成4个子区域，即通过四个六进制数字来代表钢管的ID，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区中3D符号分别为“|///||\\\”、“|///||\\\”、“|///||\\\”和“|///||\\\”，转义成数字为“0 1 43 2 5”、“0 1 4 3 2 5”、“0 1 4 3 2 5”和“0 1 4 3 2 5”，六进制的“0 1 4 3 2 5”换算为十进制可以计算为0*6⁵+1*6⁴+4*6³+3*6²+2*6¹+5*6⁰＝2285，则将四个子区域的信息连起来表达为2285-2285-2285-2285。

针对附图1、2所示的不同编码范围和编码数字，通过机器视觉图像处理和分析过程能够实现编码的翻译，得到同样的编码信息。

综上所述，本发明跟踪方法，能够实现生产过程中跟踪和识别钢管，该方法采用钢管端面制作3D符号的方式实现，根据不同的符号以及相对位置关系进行不同ID的划分和取值。

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。