一种追溯金属带材表面缺陷的标记装置及标记方法与流程

1.本发明属于金属带材缺陷检测技术领域，尤其涉及一种追溯金属带材表面缺陷的标记装置及标记方法。


背景技术：

2.金属带材在生产过程中会产生一些表面缺陷，这些表面缺陷可以通过表面缺陷检测仪器检测出，带有重大缺陷的金属带材要切除掉。检出的缺陷在工序时流转时只能依靠流转卡(纸质)来提示缺陷，这种流转卡方式无法醒目的标识缺陷，从而不能使表面检测仪器发挥出最大的价值。缺陷的有效提醒可以方便后续工序切除有致命缺陷的带材区域，也可以使最终客户使用金属带材时避免重复检测，这样带缺陷交货成为现实。
3.目前，国内的金属带材表面缺陷检测仪器已经大量部署，但还缺乏配套的缺陷标记装置对金属带材上的表面缺陷进行标记，现场一般只对金属带材表面缺陷检测仪器输出的缺陷进行声光报警。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出了一种金属带材缺陷标记装置，把表面缺陷检测仪器检出的缺陷在金属带材上清晰的标识出，既可以为金属带材缺陷检出工序后的其他工序提供价值，也可以为最终客户带缺陷交货带来收益。
5.本发明第一方面公开的追溯金属带材表面缺陷的标记装置，包括缺陷标记控制系统和缺陷标记在线监控系统，所述缺陷标记控制系统包括控制mcu单元1、多路缺陷高速输入模块2、高速电磁阀驱动模块3、焊缝信号输入模块4、编码器信号输入模块5、标记状态监控模块6、双路以太网通讯模块7；
6.所述缺陷标记在线监控系统包括以太网通讯模块8、缺陷输入实时监控模块9、现场编码器输入监控模块10、现场焊缝信号信息监控模块11、标记参数配置模块12、标记结果展示模块13、标记结果查询模块14；
7.所述现场多路缺陷高速输入模块2、焊缝信号输入模块4、编码器信号输入模块5作为所述控制mcu控制单元1的输入；
8.所述控制mcu单元1的实时状态通过标记状态监控模块6进行输出；
9.控制mcu单元1实时计算的标记输出结果通过高速电磁阀驱动模块3进行输出；控制mcu单元1通过双路以太网通讯模块7与现场l1电气系统、所述缺陷标记在线监控系统进行通讯。
10.进一步的，所述缺陷标记控制系统的输出结果通过以太网通讯模块8分别输出到所述缺陷输入实时监控模块9、所述现场编码器输入监控模块10、所述现场焊缝信息监控模块11、所述标记结果展示13和所述标记结果查询模块14。
11.进一步的，所述标记参数配置模块12对缺陷标记控制系统的标记参数进行配置。
12.本发明第二方面公开的追溯金属带材表面缺陷的标记方法，包括以下步骤：
13.当缺陷标记装置收到焊缝信号时意味着新的金属带材检测开始，清空缺陷缓存和编码器缓存，接收表面检测仪发来的缺陷io信号；
14.位于金属头尾盲区的缺陷io信号不做标记处理，计入标记合并流程的缺陷根据缺陷合并算法进行合并；
15.当有缺陷到达喷头时，根据缓存计入的缺陷起始位置和结束进行标记输出；
16.当一个焊缝信号到达，当前金属带材标记结束。
17.进一步的，所述缺陷合并算法包括以下步骤：
18.s1：缺陷标记装置接收到焊缝信号，作为新的金属带材开始检测的起始信号，对缺陷缓冲和编码器缓冲进行清零；金属带材存在带头盲区和带尾盲区，所述带头盲区大小为hb，所述带尾盲区大小为tb，金属带材长度为l，则区间[0,hb]为带头盲区，区间[l-tb,l]为带尾盲区,且l-tb一定大于hb；
[0019]
s2：缺陷标记装置接收到第n个缺陷dn上升沿信号时，缺陷起始位置esn，接收到缺陷io下降沿信号时，缺陷结束位置een，则dn的区间为(esn，een)，根据预设规则判断dn是否计入标记流程；
[0020]
s3：统计入标记流程的缺陷，当收到dn时，若存在上一个计入标记流程的缺陷d
n-1
，当esn《＝ee
n-1
，则将dn和d
n-1
合并，新的dn起始位置为es
n-1
，结束位置为een；
[0021]
若esn》ee
n-1
，缺陷dn计入下次合并流程判断；
[0022]
若不存在d
n-1
，缺陷dn也计入下次合并流程判断；
[0023]
s4：合并后的缺陷dn到达喷头位置时，根据合并后的起始位置和结束位置进行缺陷标记。
[0024]
进一步的，所述预设规则如下：
[0025]
当esn《＝hb且een《＝hb或者esn》＝l-tb且een》＝l-tb，该缺陷信号不计入标记流程；
[0026]
当esn《hb且een》hb，或esn》＝hb且een《＝l
–
tb，或esn《l-tb且een》l-tb时，该缺陷信号计入标记流程；其中当esn《hb且een》hb时dn起始位置修改为hb；当esn《l-tb且een》l-tb时，dn结束位置修改为l
–
tb。
[0027]
进一步的，每隔预设数量的标记流程，统计esn《＝hb且een《＝hb的次数，记为a，统计esn》＝hb且een《＝l
–
tb的次数，记为b，统计esn《l-tb且een》l-tb的次数，记为c，统计esn《＝hb且een《＝hb的次数，记为d，统计esn》＝l-tb且een》＝l-tb的次数，记为e，根据下面公式计算bh：
[0028][0029]
其中α，β，γ为比例系数，如果bh大于预设阈值，缺陷标记控制系统将预警信号发送到缺陷标记在线监控系统，并通过标记结果展示模块展示。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0031]
缺陷标记装置可以通过高速io口在线实时接收表面缺陷检测仪器检出的缺陷，同时通过高速io接收金属带材生产过程中的编码器信号、焊缝信号，通过以太网口接收来自现场l1系统的金属带材信息，这样每个缺陷都可以具备准确的位置信息和金属带材信息，方便后续数据处理。
[0032]
缺陷标记装置通过多路高速io实现多路缺陷并行输入，通过内置mcu的缺陷合并算法，实现金属带材横向和纵向两个维度缺陷合并处理。
[0033]
缺陷标记装置提供有源和无源两种方式输出，通过驱动高速电磁阀带动喷墨喷头在金属带材缺陷位置标记出缺陷，实现金属带材标记的目的。
[0034]
双核主从控制结构提高了缺陷标记的数据处理能力，实现了缺陷标记控制系统和缺陷标记在线监控系统的插拔式组合。
附图说明
[0035]
图1本发明金属带材缺陷标记装置结构示意框图；
[0036]
图2本发明的金属带材缺陷标记装置信息交互示意框图；
[0037]
图3本发明的缺陷合并方法流程；
[0038]
图4本发明的计入缺陷流程的缺陷示意图；
[0039]
图5本发明的缺陷标记方法流程。
[0040]
图中，1-控制mcu单元，2-多路缺陷高速输入模块，3-高速电磁阀驱动模块，4-焊缝信号输入模块，5-编码器信号输入模块，6-标记状态监控模块，7-双路以太网通讯模块，8-以太网通讯模块，9-缺陷输入实时监控模块，10-现场编码器输入监控模块，11-现场焊缝信息监控模块，12-标记参数配置模块，13-标记结果展示模块，14-标记结果查询模块。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
[0042]
本发明部署在金属带材生产车间，接收来自金属带线在线表面缺陷在线检测仪器发出的表面缺陷信号，同时结合焊缝检测信号和带材编码器信号，精确定位带材生产过程中的表面缺陷信号，驱动喷头在金属带材表面缺陷出现的地方进行缺陷标记。
[0043]
参照图1，本发明一种使金属带材表面缺陷可追溯的缺陷标记装置为双核主从控制结构，包括缺陷标记控制系统和缺陷标记在线监控系统，提高了缺陷标记的数据处理能力，缺陷标记控制系统为主机，缺陷标记在线监控系统为从机，从而缺陷标记控制系统和缺陷标记在线监控系统可以实现插拔式组合。
[0044]
缺陷标记控制系统包括控制mcu单元1、多路缺陷高速输入模块2、高速电磁阀驱动模块3、焊缝信号输入模块4、编码器信号输入模块5、标记状态监控模块6、双路以太网通讯模块7。
[0045]
缺陷标记在线监控系统系统包括以太网通讯模块8、缺陷输入实时监控模块9、现场编码器输入监控模块10、现场焊缝信息监控模块11、标记参数配置模块12、标记结果展示模块13、标记结果查询模块14；所述现场多路缺陷高速输入模块2、焊缝信号输入模块4、编码器信号输入模块5作为控制mcu控制单元1的输入；控制mcu单元1的实时状态通过标记状态监控模块6进行输出；控制mcu单元1实时计算的标记输出结果通过高速电磁阀驱动模块3进行输出；控制mcu单元1通过双路以太网通讯模块7与现场l1电气系统、缺陷标记在线监控系统进行通讯；缺陷标记控制系统的输出结果通过以太网通讯模块8输出到缺陷标记在线监控系统，分别对应到缺陷输入实时监控模块9、现场编码器输入监控模块10、现场焊缝信
息监控模块11、标记参数配置模块12、标记结果展示13和标记结果查询模块14；通过标记参数配置模块12对缺陷标记控制系统的标记参数进行配置。
[0046]
缺陷标记控制系统通过io接口连接现场编码器、表面缺陷检测仪和焊缝检测仪，通过以太网接口连接现场l1电气系统，通过硬接线连接喷头。图2示出了金属带材缺陷标记在现场部署时的交互关系图。其中，一卷金属带材到来时会通过焊缝检测仪检测到，焊缝检测仪会发出焊缝信号给缺陷标记控制系统，金属带材以一定的速度进行生产，生产速度通过现场的编码器获取，现场编码器信号接入缺陷标记控制器系统，这样金属带材在生产过程中通过金属带材表面缺陷检测仪检测到的缺陷发给缺陷标记控制系统时就会对应到金属带材的实时位置，缺陷喷头装置放置在金属带材表面缺陷检测仪后的固定位置，可以通过延时计算检出的缺陷到达缺陷喷头装置时的时间，缺陷标记控制系统会在缺陷到达缺陷喷头装置时进行标记。缺陷标记控制系统通过以太网口接收来自现场l1电气系统的金属带材信息，金属带材信息包括金属带材的编号、生产时间、长度、宽度、厚度和最终客户等。缺陷标记控制系统中间的输出结果全部输出到缺陷标记在线监控系统供用户实时监控金属带材的缺陷标记结果。
[0047]
缺陷标记装置提供有源和无源两种方式输出，其中有源输出时标记装置提供24v直流驱动电压信号，无须驱动电磁阀提供供电信号；无源输出时标记装置只提供通断信号，驱动电磁阀需单独供电。
[0048]
图3示出了金属带材缺陷合并流程，具体流程如下：
[0049]
(1)缺陷标记装置接收到焊缝信号，作为新的金属带材开始检测的起始信号，对缺陷缓冲和编码器缓冲进行清零；金属带材存在带头和带尾盲区，盲区的缺陷不做缺陷合并处理，设金属带材带头盲区大小为hb，带尾盲区大小为tb。设金属带材长度为l，则区间[0,hb]为带头盲区，区间[l-tb,l]为带尾盲区,且l-tb一定大于hb。
[0050]
(2)缺陷标记装置接收到第n个缺陷(dn)上升沿信号时，设缺陷起始位置esn，接收到缺陷io下降沿信号时，设缺陷结束位置een，则dn(esn，een)。dn是否计入标记存在几种情况：
[0051]
a.当esn《＝hb且een《＝hb或者esn》＝l-tb且een》＝l-tb，该缺陷信号不计入标记流程。
[0052]
b.如图4所示，图中长方形表示缺陷信号dn，当esn《hb且een》hb(图4a)，或者esn《l-tb且een》l
–
tb(图4b)，或者esn》＝hb且een《＝l
–
tb(图4c)时，该缺陷信号计入标记流程。其中当esn《hb且een》hb时dn起始位置要修改为hb；当esn《l-tb且een》l-tb时，dn结束位置要修改为l-tb。
[0053]
(3)只考虑统计入标记流程的缺陷，当收到dn时，若存在d
n-1
，当esn《＝ee
n-1
，则dn和d
n-1
合并，新的dn起始位置为es
n-1
，结束位置为een；当esn》ee
n-1
，dn计入下次标记流程用于判断是否合并。若不存在d
n-1
，dn也计入下次标记流程用于判断是否合并。
[0054]
(4)合并后的缺陷dn到达喷头位置时，根据合并后的起始位置和结束位置进行缺陷标记。
[0055]
图5示出了金属带材缺陷标记流程。当缺陷标记装置收到焊缝信号时意味着新的金属带材检测开始，清空缺陷缓存和编码器缓存，接收表面检测仪发来的缺陷io信号。位于金属头尾盲区的缺陷io信号不做标记处理，计入标记合并流程的缺陷根据缺陷合并算法进
行合并。当有缺陷到达喷头时，根据缓存计入的缺陷起始位置和结束进行标记输出。当一个焊缝信号到达，当前金属带材标记结束。
[0056]
优选的，每隔若干个标记流程，统计esn《＝hb且een《＝hb的次数，记为a，统计esn》＝hb且een《＝l
–
tb的次数，记为b，统计esn《l-tb且een》l-tb的次数，记为c，统计esn《＝hb且een《＝hb的次数，记为d，统计esn》＝l-tb且een》＝l-tb的次数，记为e，根据下面公式计算bh：
[0057][0058]
其中α，β，γ为比例系数，如果bh大于预设阈值，说明生产过程中的缺陷数量超过预警范围，缺陷标记控制系统将预警信号发送到缺陷标记在线监控系统，并通过标记结果展示模块展示，以进行人工干预。
[0059]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0060]
缺陷标记装置可以通过高速io口在线实时接收表面缺陷检测仪器检出的缺陷，同时通过高速io接收金属带材生产过程中的编码器信号、焊缝信号，通过以太网口接收来自现场l1系统的金属带材信息，这样每个缺陷都可以具备准确的位置信息和金属带材信息，方便后续数据处理。
[0061]
缺陷标记装置通过多路高速io实现多路缺陷并行输入，通过内置mcu的缺陷合并算法，实现金属带材横向和纵向两个维度缺陷合并处理。
[0062]
缺陷标记装置提供有源和无源两种方式输出，通过驱动高速电磁阀带动喷墨喷头在金属带材缺陷位置标记出缺陷，实现金属带材标记的目的。
[0063]
双核主从控制结构提高了缺陷标记的数据处理能力，实现了缺陷标记控制系统和缺陷标记在线监控系统的插拔式组合。
[0064]
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本技术中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“x使用a或b”意指自然包括排列的任意一个。即，如果x使用a；x使用b；或x使用a和b二者，则“x使用a或b”在前述任一示例中得到满足。
[0065]
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
[0066]
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用
硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
[0067]
综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。