钢管生产中的逐支跟踪技术

钢管⽣产中的逐⽀跟踪技术
2019-09-06
摘要：本⽂介绍了钢管⽣产的⼯艺流程，详细描述了钢管⽣产过程中物流跟踪的现状，指出了其存在的问题，阐述了钢管逐⽀跟踪项⽬开发的意义，分析了其必要性和可⾏性，给出了项⽬开发研究的主要内容和任务，技术关键、创新点，最后给出了系统的详细设计⽅案及典型应⽤案例。

关键词：钢管⽣产；物流跟踪；逐⽀跟踪系统
中图分类号：TP29 ⽂献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.04.029
钢管是⽯油化⼯、冶⾦、热⼒、电⼒、核电、⼯业与民⽤建筑、城市管⽹等领域⼤量应⽤的重要构件之⼀，其产品质量直接影响到设备安全和结构健康。

⼀直以来，对钢管的⽣产过程的可追溯性是⽣产企业追求的⽬标之⼀。

特别是近年来美国⽯油学会标准（API）、BP⽯油标准和壳牌⽯油标准以及核电及海洋⽤管标准的推出，对钢管⽣产的逐⽀跟踪提出了迫切的需求。

钢管⽣产过程，因其⼯艺特征较为复杂，不能完全按照先进先出的流程跟踪，也不是简单的离散产品加⼯，⽣产过程中存在油污、⽔雾、⾼温、⾼压、锈蚀等诸多因素的约束，⼀直以来对钢管的标识（数字和条纹码）技术和识别技术是钢管跟踪的难点。

标识与识别是钢管⽣产过程中逐⽀跟踪的基础。

传统的⽣产过程，只能实现炉号和坯号的跟踪，⽆法实现全流程的逐⽀跟踪。

国内传统的标识点有：
（1）⽕焰切割后的打印标识，打印的是炉号和坯号。

有些⼚采⽤⼈⼯喷印标识。

（2）在钢管包装前，在测量点实现噴标、打标和涂⾊环。

由上述⼯艺过程可以得出如下结论：
（1）传统的⽣产过程，只能实现炉号和坯号的跟踪，⽆法实现全流程的逐⽀跟踪。

（2）钢管⽣产过程中，钢管是离散加⼯的，⾮连续的，掉队现象、不合格钢管的下线难免，只能⼈⼯输⼊计算机记录处理。

（3）⽆法实现产品⼯艺质量的逐⽀追溯，就某⼀根钢管⽽⾔，不能查出其⽣产⼯艺环节的具体⼯艺和技术参数及⽣产管理数据，只能知道其是某⼀批次钢管中的⼀⽀，不能实现⼀⼀对应。

（4）⼏乎在所有⼯艺环节，需要⼈⼯确定炉号和坯号，混钢现象也是难免的，对质量管理带来隐患。

等为明场缺陷；裂纹、折印、孔洞、针眼等为暗场缺陷，这些缺陷对编码的识别有⼀定的影响。

为了保证系统可靠性，以及所有的编码最⼤可能的被识别出，必须配置好相应的照明和接收模式，⽽且这些照明接收模式并不相互独⽴，⽽是相互影响。

另外，暗场缺陷成像的光照度为明场缺陷所需的3～8倍，这对CCD 器件的动态范围提出了较⾼的要求。

成像⼦系统是影响钢管编码识别性能的关键模块，该模块包括⾯阵CCD相机和镜头。

检测系统的横纵分辨率达为0.2mm×0.2mm，⾯阵CCD相机的技术参数，其中分辨率为2456×2048，帧速⼤于等于40fps，⿊⽩成像；或者线阵CCD相机的技术参数，其中分辨率为2048×1，线扫描速率⼤于70kHz。

镜头为普通C⼝镜头。

3.4.1 相机计算机
相机计算机采⽤紧凑型CPCI技术，每个相机计算机都连接到系统⽹络上。

其中，在第1个千兆⽹通道上，相机计算机接受图像数据，在第2个千兆⽹通道上，相机计算机通过千兆⽹交换机与系统的检测服务器通信。

相机计算机主要负责对采集的钢管表⾯图像进⾏图像处理、条码识别。

其中图像处理包括：图像增强、图像分割、特征提取。

3.4.2 服务计算机
服务器负责接收由并⾏计算客户机组得到的检测识别结果, 并对这些结果进⾏合并和集成，从⽽得到整个时间段或⽣产区域内的钢管的分布情况，以便对钢管的⽣产环节进⾏总体管理；同时，服务器还将钢管的分布情况保存在数据库中。

此外，系统还可以配备附加的存储装置，以便保存⼤量的钢管的分布及⽣产过程信息。

3.4.3 操作终端计算机
操作终端计算机配有显⽰器、⿏标、键盘和打印机等设备，在计算机上安装有钢管编码相应的交互式软件操作平台。

该平台能实时显⽰检测钢管的编码的详细信息（位置、⽣产⼯艺参数等），还能离线识别钢管的上述信息。

另外，安装有配套软件，主要负责钢管标识与识别系统维护、数据维护以及备份等功能。

3.4.4 钢管⽣产⼯艺数据查询与统计
服务计算机由钢管⽣产⼯艺记录数据库、编码数据库和钢管质量数据库等构成，在该计算机上还安装了相应的查询分析软件。

其中钢管质量管理数据库（SQDS）是服务计算机的核⼼，该数据库采⽤ODBC（Open Datebase Connectivity）开发⽅
式，ODBC是⼀种开放的数据库连接接⼝，ODBC使⽤SQL作为访问数据库的标准语⾔。

可根据⽤户要求，选择合适的数据库。

条码喷印是系统的关键技术之⼀。

钢管表⾯存在油污、⽔雾等情况，钢管运⾏速度较快，喷印⼯位的速度可达2m/s，要求喷印清晰，附着⼒⾼等特点，为此特开发了专⽤的钢管喷印设备。

开发的钢管标识、识别和逐⽀跟踪系统于2012年2⽉在TPCO的管加⼯现场5#线试验，1700⽀钢管，100%识别成功，证明系统开发⽅案是可⾏的，软硬件是可靠的。

该技术的成功开发应⽤，可⼴泛推⼴于国内的冶⾦企业，为实现钢铁产品的物联⽹应⽤作了有益的探索。

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