Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.



  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
18 сентября 2013             

Автор: David L. Anderson P.E. Руководитель направления металлургии InfoSight Corporation
с привлечением компании «ИНТЕРТУЛМАШ» - официального поставщика решений InfoSight Corporation в России.
 

altВведение

 
В современном мире на трубопрокатном производстве зачастую требуется отслеживание каждой трубы в отдельности, что означает индивидуальную автоматическую идентификацию трубы и сбор технологической информации по ней на протяжении всего производственного цикла.
 
На сегодняшний день принятым способом маркировки в металлургии является каплеструйная технология, которая также может использоваться для нанесения машино-читаемого кода: например, точечно-матричного штрих-кода. Штрих-код можно отслеживать на различных этапах производства посредством устройств автоматического считывания.
 
Технологическое отслеживание труб и сбор данных могут быть значительно улучшены благодаря автоматической идентификация посредством штрих-кодов. Штрих-код позволяет автоматически идентифицировать трубы и собирать технологические данные по трубе на каждом этапе производства. Потом эти данные загружаются в базу данных по каждой трубе. Данная статья имеет своей целью:
  • Рассмотреть различные типы существующих символик штрих-кодов
  • Описать специальный вид больших точечно-матричных штрих-кодов, которые наиболее подходят для трубопрокатного производства
 

Символики штрих-кодов

 
На сегодня существуют различные символики штрих-кодов, и каждая символика подходит для конкретного применения. От символики штрих-кода зависит его геометрия. Символика - это графика штрих-кода. Каждая символика имеет свои сильные и слабые стороны и ограничения. Некоторые символики имеют значительное техническое преимущество для отдельных отраслей или применений, но совершенно не подходят для других.
 
Три вида наиболее часто используемых штрих-кодов приведены на рис. 1.

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.1. Сравнение распространенных штрих-кодов

 

 
Указанные выше штрих-коды широко распространены. Все эти коды требуют достаточную точность нанесения штрихов (или ячеек в случае кода 2D) и пробелов. Общий недостаток всех этих кодов при идентификации труб является то, что обычно при маркировке на трубах они имеют очень малый физический размер.
 
Эти штрих-коды хорошо подходят для идентификации, когда искажение или повреждение элементов кода маловероятно: например, если они наносятся на внутренней поверхности неподвижной трубы - см. Рис. 2. Однако эти коды плохо подходят для маркировки внешней поверхности труб большого диаметра в условиях металлургического производства. Одна только вибрация во время маркировки труб в движении может привести к нечитаемости кода. Также последующее воздействие конвейерных роликов или смазка могут легко повредить штрих-коды и помешать их считываемости.
 

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.2. Пример трех дублирующих штрих-кодов Code 128, нанесенных лазером на внутренней поверхности трубы большого диаметра.

 

 
На рис. 2 приведен пример того, где небольшие коды могут быть нанесены, то есть на хорошо защищенной внутренней поверхности трубы большого диаметра, и здесь можно надеяться на достаточную живучесть и читаемость кода. Каждый из этих кодов имеет размер около 175мм в длину и 12 мм в высоту. Общий размер промаркированного лазером текста, графики и штрих-кодов составляет 200 х 200мм. Code 39 - "51857250" Разрешение кода намного выше для тех же данных Code 128 - "51857250" Закодированы указанные цифры - низкое разрешение штрихов 2D Code - "51857250

Для маркировки на внешней поверхности трубы труб большого диаметра в трубопрокатном производстве мы рекомендуем более крупный и более надежный штрих-код. Такой штрих-код может быть нанесен со значительным искажением ("волнистые штрихи"), выдержит воздействие прокатного производства и останется читаемым. Его можно наносить на ржавые трубы. Технология считывания таких кодов также имеет некоторые технические преимущества, обеспечивающие успешное распознавание.
 
В этой статье описан штрих-код, наносимый на внешнюю поверхность трубы и известный как OptiCode®1 или OCTM2.
 

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис. 3. - Пример штрих-кода OC на трубе большого диаметра

 

Штрих-код OC обычно наносится автоматической каплеструйной системой. Коды OC имеют большой физический размер, по сравнению с обычными штрих-кодами, показанными на рис. 1 и 2. Например, штрих-код на рис.3 выше имеет размер 546мм в длину и 32 мм в высоту. В приведенном коде может быть закодировано 10 миллионов различных номеров, а ещё большее количество номеров возможно, если нанести код с увеличенным количеством штрихов. Код считывается видеокамерой OptiCode, показанной на рис.4, с расстояния до 15 м при соответствующем освещении и конфигурации линзы.
 
В код OC можно закодировать только цифры. Кодировка используется как идентификационный номер трубы, по которому в базе данных доступна вся информация, собранная по ней. Код OC не предназначен для кодирования буквенно-цифровых данных.
 
Код OC может быть значительно поврежден и, всё равно, быть считан камерой OptiCode благодаря запатентованной технологии исправления дефектов STRETCHTM3. Если осталась небольшая часть штриха, то камера может программным способом вертикально "растянуть" штрих и распознать значение штрих-кода.

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.4. Смарт-камера OptiCode с объективом - используется для считывания кодов OC

 

Следует отметить, что, как правило, для каждого считывателя требуется дополнительное безбликовое освещение. Обычно для освещения штрих-кода достаточно две соответствующим образом направленных галогеновых лампы на 150Вт.
 

История штрихования труб

 
Производителям труб необходимо точно маркировать продукцию для внутреннего учета и с целью идентификации для заказчика. Маркировка обеспечивает идентификацию каждой трубы и её прослеживаемость. Таким образом, производитель и заказчик могут восстановить происхождение трубы и технологию её производства.
 
Требование сбора технологических данных по каждой отдельной появилось в отрасли относительно недавно в результате выхода нормативных документов, таких как ISO9000 и подобных.
 
Раньше выпуск труб с общей спецификацией на всю партию рассматривался как абсолютно приемлемый. Каждая труба тестировалась на станциях проверки качества и выбраковывалась в соответствии с требованиями ко всей партии труб. Трубы, которые проходили проверку на требования к партии, считались "хорошими". "Хорошие" трубы, в итоге, отправляли заказчику. "Бракованные", которые не прошли испытание, шли в металлолом или переработку.
 
Также в прошлом сбор данных был, по большей части, ручным процессом: результаты испытаний записывались на бумагу либо вручную вводились через клавиатуру в компьютер. При таком способе записи данных часто возникала человеческая ошибка.
 
В настоящее время производители нуждаются в автоматической идентификации труб и автоматическом сборе и архивировании конкретных количественных технологических данных по каждой трубе в отдельности на каждом технологическом этапе, а не простую запись "тест пройден" или "не пройден". Автоматическая идентификация труб посредством штрих-кода позволяет автоматически собирать технологические данные.
 
Впервые, внедрение индивидуальной идентификации труб посредством штрих-кода произошло в конце 1980-ых на производстве бесшовных труб в Онтарио, Канада. Однако данная инновационная технология намного опередила свое время, и на тот момент не имела такого значения, как сегодня. Когда предприятие было полностью запущено, руководство завода решило, что производство труб "партиями" достаточно, и они вывели из эксплуатации оборудование для маркировки и считывания штрих-кодов, которое обеспечивало автоматическое отслеживание каждой трубы. На момент вывода успешная считываемость штрих-кодов составляла 99,5%. При этом, по сегодняшним стандартам, применяемая тогда технология считывания штрих-кодов была примитивной.
 
После этого технология нанесения и считывания штрих-кода на трубах была внедрена в 1998 на трубах с продольным швом на заводе в Birmingham, Alabama. Данная система также была внедрена на этом заводе и на более крупные трубы в 2005. Сегодня на этих двух предприятиях идентификация и сбор данных посредством штрих-кода являются неотъемлемой частью технологии. 

Всплеск интереса к данной технологии произошел в 2012. В последнее время аналогичное оборудование было установлено на трубопрокатном заводе на севере штата Огайо, на заводе по производству труб из высокопрочного чугуна в штате Вирджиния и трубопрокатной линии в Калифорнии. На сегодня несколько других североамериканских трубопрокатных производств активно тестируют и оценивают данную технологию.
 

Технические решения

 
Существует много способов нанесения штрих-кода на трубы, а также его считывания. Однако необходимо понимать все сложности, связанные с нанесением на трубы штрих-кодов, которые (a) должны пройти технологические процессы и (б) остаться считываемыми. Также важно подобрать совместимые технологии маркировки и считывания. И следует учесть, что заказчику может потребоваться внести изменения в технологию, чтобы обеспечить маркировку, считывание и отслеживание труб.
 
Нет смысла маркировать сложный штрих-код с высоким разрешением на трубе, если его не получится считать на прокатной линии.
 

Штрих-код как идентификационный номер

Штрих-код, кодирующий "все номера", можно наносить с достаточно низким разрешением, и поэтому он будет более устойчивым, лучше проходить процессы обработки и более успешно считываться в условиях металлургии. Штрих-код кодирует номер (из цифр от 0 до 9), по которому в базе данных записывается информация. Запись в базе наполняется всеми данными технологических процессов, которые проходит труба. Номер просто направляет на запись в базе данных и либо записывает, либо считывает из базы. Штрих-код OC может закодировать миллиарды номеров, но наиболее часто используются числовые перестановки в количестве от 10 до 125 миллионов. Чем больше количество перестановок, тем длиннее штрих-код (больше "штрихов" в коде).
 

Штрих-код как база данных

Ещё одним способом идентификации труб является записывание всех данных по ней в штрих-код. В этом случае база данных хранится на трубе в штрих-коде. Для такого рода идентификации обычно служит двумерный код 2D благодаря его способности хранить большое количество буквенно-цифровых данных на очень малой площади. Разрешение и плотность данных кодов обычно намного выше, чем у кодов, хранящих только числовой номер, и, таким образом, возникает вопрос к живучести такого кода. Зачастую для избыточности наносят несколько двумерных кодов 2D в надежде, что хотя бы один из них останется считываемым в случае повреждения. В код 2D матрицей 16x16 можно закодировать до 16 буквенно-цифровых символов. В код 32x32 - до 91 символов. Мы не рекомендуем использовать штрих-код в качестве базы данных в типичных условиях трубопрокатного производства; однако в некоторых случаях использование двумерного кода 2D может быть лучшим решением.
 

Размер имеет значение

Один из способов оценки живучести штрих-кода основывается на "наименьшем разрушаемом элементе" кода. Наименьший разрушаемый элемент - это наименьшая физическая зона штрих-кода, которая при повреждении или стирании сделает штрих-код совершенно нечитаемым. Заказчик должен оценить, возможна ли такая степень повреждения кода. Например, останется ли код читаемым, если в середине будет большое пятно смазки? Останется ли код читаемым после продольного или спирального скобления по трубе, вызванного блокировкой ролика конвейера? Что будет с кодом после прохождения правильной машины? Объективно, физически более крупные коды имеют больше шанса пройти технологические процессы и остаться читаемыми. Также использование для считывания таких программных функций, как STRETCH, может значительно повысить степень распознавания.
 

Коррекция ошибки

Свойства наименьшего разрушаемого элемента могут быть улучшены при использовании штрих-кода с коррекцией ошибки или технологии считывания с коррекцией ошибки. Из опубликованных технических данных следует, что двумерный код 2D Data Matrix может потерять до 30% кода и всё равно быть распознанным. Однако, если, например, код физически не очень большой, то 30% площади - это очень малая зона, и такое повреждение может легко произойти на прокатном производстве.
 

Характеристики считывателя имеют значение

Все распространенные символики штрих-кодов могут быть считаны стандартными сканерами и системами зрения. Но существуют "правила и ограничения" для любого оборудования считывания штрих-кода: например, код должен попасть в небольшое заданное окно считывания в пределах фокусного расстояния. Можно ли предлагаемый код считать на всех диаметрах труб в движении со скоростью конвейера? Можно ли предлагаемый код считать на трубе при вращении на столе? Иногда считыватель нельзя установить в месте производственной линии, где требуется произвести считывание - в этом случае, поддерживает ли он считывание с удаленного расстояния? Может ли он считывать под углом? Считывание кода в ручном режиме с неподвижной трубы достаточно просто осуществить посредством портативных сканеров. Однако автоматическое обнаружение и считывание кода с большого расстояния на движущейся, катящейся или вращающейся трубе - эта задача намного сложнее.


Дублеры кода

Повышение процента считываемых кодов можно обеспечить за счет маркировки на трубе нескольких дополнительных дублеров штрих-кода. Если нанести 5 дублирующих штрих-кодов и 4 из них будут повреждены, то можно считать пятый и, таким образом, идентифицировать трубу. Тогда встает вопрос: сколько избыточных дублирующих кодов статистически необходимо для гарантии, как минимум, одного считываемого кода? Другой вопрос: попадет ли достаточное количество дублирующих кодов в имеющееся окно считывания в каждой точке считывания по всей производственной линии?
 

Использование нескольких считывателей

Иногда положение штрих-кода на заданном расстоянии от выровненного края трубы не может быть гарантировано, например, при обрезании краев. Тогда можно использовать несколько считывателей: "главный" в сети с несколькими "подчиненными", которые вместе работают как один с одним выходом. Такая конфигурация позволит считать код по всей длине трубы, например, при её вращении на столе.
 

Идеальное решение

 
В идеальном решении применяется всё наилучшее из упомянутых технических решений, и можно сделать следующие рекомендации:
  1. на трубу наносится одномерный штрих-код с закодированным номером при минимальном разрешении, но обеспечивающим большое количество уникальных номеров, которым соответствуют записи в базе данных;
  2. для трубопрокатного производства рекомендуется физически большой штрих-код с максимальным возможным размером "наименьшего разрушаемого элемента";
  3. рекомендуется штрих-код, включающий коррекцию ошибки, а также специальная технология считывания с возможностью коррекции ошибки, которая сможет автоматически "заполнять" отсутствующие сегменты поврежденных штрихов;
  4. рекомендуется технология считывания, которая ищет штрих-код в рамках большого окна считывания;
  5. большая глубина фокуса считывания (глубина поля);
  6. гибкая технология считывания, которая поддерживает различные способы автоматического распознавания на неподвижных, вращающихся, катящихся или линейно-перемещаемых трубах;
  7. в некоторых случаях можно наносить несколько дублирующих кодов на трубе для гарантии идентификации;
  8. в некоторых случаях потребуется технология считывания, которая позволяет объединить в сеть несколько считывателей, действующих как одна камера.
 

Этапы внедрения технологии

 
Рекомендуются следующие четыре этапа внедрения, с целью (a) подтвердить применимость предлагаемых способов маркировки и считывания и (б) снизить риски заказчика и поставщика.
 

Этап 1 - "Тестирование с помощью трафарета"

Для проведения быстрого предварительного теста живучести и считываемости предлагаемого штрих-кода на заводе используется трафарет. Трафарет отправляется на завод. Посредством трафарета завод наносит белой краской методом распыления штрих-коды на трубы на заданном расстоянии от выровненного конца трубы. Промаркированные трубы потом проходят технологические операции, и в конце линии персонал завода делает цифровые фото штрих-кодов.
 
После этого поставщик по фото производит следующую оценку штрих-кодов:
  1. Начальную оценку устойчивости штрих-кодов и возможности их автоматического считывания.
  2. Нужно ли штрих-код сместить относительно края трубы? Нужно ли немного изменить положение кода, чтобы избежать абразивного воздействия на него? (например: убрать из зоны работы крутящего ролика).
  3. Нужно ли внести изменения в технологию производства? Если положение кода на трубе нельзя изменить, то оценивается возможность изменения положения технологических элементов, которые приводят к повреждению кода (например, смещение на небольшое расстояние крутящего ролика).

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.5. Пример трафарета, используемого для Этапа 1

 

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.6. Пример штрих-кода, вручную распыленного на поверхности трубы посредством трафарета

 

 

Этап 2 - Тестирование с использованием переносного оборудования для маркировки и считывания

На данном этапе используется реальное маркировочное и считывающее оборудование непосредственно на производственной линии для демонстрации маркировки кода, его живучести и считываемости в условиях производства. После успешного теста с трафаретом на Этапе 1 переносная тестовая маркировочная консоль отправляется на завод, чтобы нанести штрих-коды на трубы посредством реальной точечно-матричной технологии маркировки. Также во время этого теста считыватель штрих-кодов на треноге перемещается в различные точки производственной линии, и там демонстрируется и оценивается технология автоматического считывания. В результате успешной реализации Этапа 2 у персонала завода ещё до финансирования проекта создастся определенная уверенность, что предлагаемая автоматическая технология будет работать.

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.7. Переносная маркировочная консоль, временно смонтированная на линии для тестирования нанесения штрих-кодов

 

 

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.8. Реальный точечно-матричный штрих-код, нанесенный с использованием переносной маркировочной консоли

 

Этап 3 - Пилотная система

После успешного завершения Этапа 1 и 2, описанных выше, завод может приступить к внедрению производственной системы маркировки труб, а также одной системы считывания штрих-кодов далее по линии. Маркировочная станция обычно устанавливается в начале проката трубы (сразу после резки). Первый считыватель на Этапе 3 обычно монтируется в конце отделочной линии перед складированием. Если завод может успешно маркировать штрих-коды на трубе в начале линии и считывать их в конце, то успешная работа промежуточных камер фактически гарантирована.
 

Этап 4 - Внедрение дополнительных считывателей

Завод продолжит добавлять считыватели на технологические этапы по необходимости. Чем больше считывателей будет добавлено, тем больше информации будет в базе данных из каждой точки считывания штрих-кода.
 

 

Маркирование и идентификация труб с помощью штрих-кода в металлургии
Рис.9. Типичная конфигурация консоли маркиратора для Этапа 3, используемая для маркировки движущихся труб

 

 

Рекомендации по внедрению

 
 
Любой завод, планирующий внедрить технологию маркировки и считывания штрих-кодов для индивидуальной идентификации труб, должен принять во внимание следующее:
  1. Не получится просто установить маркировщик и несколько считывателей, и технология сама начнет работать. На некоторых линиях прокатное оборудование может сильно разрушать коды. Имеет смысл инвестировать в относительно недорогое тестирование, перед тем как делать капитальные вложения в маркировочное и считывающее оборудование для штрих-кодов.

      a. Провести Этап 1 "Трафаретное тестирование", чтобы получить представление об устойчивости кода. Этот тест также позволит определить оптимальное местоположение штрих-кода на длине трубы и/или необходимость внесения изменения в технологическое оборудование, если потребуется.
      b. В случае успеха трафаретного тестирования выполнить тестирование маркировки и считывания на месте - Этап 2.
      c. Если результат Этапа 2 "Тестирование маркировки и считывания" примелем, то можно с уверенностью перейти к Этапу 3 "Пилотная система".
      d. При наличии бюджета и времени добавить считыватели штрих-кода для расширения функций системы - Этап 4.

  2. Определить множество труб, которые нужно отслеживать, то есть требуемое количество числовых перестановок штрих-кода. Как правило, допустимо начинать счет номеров заново каждые 2 или 3 года, но, конечно, можно использовать и большее количество номеров (более длинные штрих-коды с дополнительным количеством штрихов). Однако более длинные штрих-коды сложнее считывать.
  3. Определить место на линии, где нужно наносить штрих-код на трубу - обычно это в самом начале "рождения" трубы, после резки.
  4. Определить точки, где нужно считывать номер и собирать данные о трубе. Станции проверки качества, гидроиспытание, неразрушающий анализ, измерение длины и веса - типичные точки сбора данных.
  5. Начать с малого и развивать: после установки и настройки в рамках Этапа 3 пилотной системы маркировки и считывания можно расширить количество камер и базу данных.
  6. В рамках общей системы отслеживания настоятельно рекомендуется внедрить (в начале Этапа 4) камеру-верификатор штрих-кодов сразу после станции маркировки. Этот верификатор будет сообщать в компьютерную базу данных, что каждая труба, отслеживание которой начинается, была действительно промаркирована, и с самого начала подтверждена считываемость кода. Не следует предполагать, что стоит только нанести штрих-код и он будет считываться на всем протяжении технологического процесса. Сразу после маркировки трубы нужно немедленно проверить, что код считывается, и только потом создать запись о ней в базе данных. Маркировка труб без верификации не рекомендуется.
 

Заключение

 
Технология автоматической маркировки и считывания штрих-кода на трубах сегодня уже широко применяется. Система маркировки краской получает номер трубы и другие данные из базы данных завода и автоматически наносит штрих-код с закодированным номером на трубу, а также дополнительный человеко-читаемый номер и другой текст. Рекомендуется верифицировать штрих-код сразу после маркировки, чтобы подтвердить существование автоматически считываемого кода трубы для отслеживания на линии. Считыватели штрих-кода автоматически распознают каждую трубу в различных точках линии, что позволяет автоматически собирать данные по каждой трубе на протяжении всего процесса производства. Предлагаемая технология штрих-кодов OptiCode обеспечивает автоматическую идентификацию и автоматический внутризаводской сбор технологических данных по трубе, что раньше нельзя было обеспечить при нанесении только человеко-читаемой идентификации на трубу.
 
 
 
 
 
 
1. OptiCode® - зарегистрированная марка InfoSight Corporation
2. OCTM - торговая марка InfoSight Corporation
3. STRETCHTM - торговая марка InfoSight Corporation
 
 

©InfoSight Corporation

Авторские права на эту статью принадлежат компании InfoSight Corporation.

Статья размещена с привлечением компании «ИНТЕРТУЛМАШ» (www.itmash.ru) - официального поставщика решений InfoSight Corporation в России.

По всем техническим и коммерческим вопросам, касаемых решений для маркирования, идентификации и прослеживаемости, обращайтесь к инженерам "ИНТЕРТУЛМАШ".

Материалы статьи могут копироваться и использоваться только после согласования с  компанией «ИНТЕРТУЛМАШ» (почта для связи: inbox@itmash.ru).


Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Оборудование для литья по выплавляемым моделям ЛВМ Оборудование для литья по выплавляемым моделям ЛВМ:
Шприц-машина для восковых моделей
Бойлерклав
Установка отделения керамики
Пескосып и смеситель
+ 86 152 532 57083