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焊牌机器人
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焊牌机器人

针对钢铁企业棒材轧制生产线成品计量区域焊标牌作业的工艺特点,设计并投用一种全自动焊标牌系统。该系统以工业机器人控制为中心,应用当前最先进的机器视觉技术,通过将图像分析处理系统的精准识别定位与工业机器人本体的精确动作相结合,并与产线控制系统和计量系统数据交互,实现了整个焊牌流程高效的全自动控制,达到了提升生产效率、提高控制水平的目的。
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  针对钢铁企业棒材轧制生产线成品计量区域焊标牌作业的工艺特点,设计并投用一种全自动焊标牌系统。该系统以工业机器人控制为中心,应用当前最先进的机器视觉技术,通过将图像分析处理系统的精准识别定位与工业机器人本体的精确动作相结合,并与产线控制系统和计量系统数据交互,实现了整个焊牌流程高效的全自动控制,达到了提升生产效率、提高控制水平的目的。

  棒材厂轧制的钢棒在经过打捆和称重后,需对成品钢捆焊上具有相关产品信息的标牌以供入库和外销,该操作一直以来都由人工完成,极易出现错焊、漏焊和掉牌等问题,且作业环境恶劣而复杂,存在极大的安全隐患。

  

  图 1 焊牌机器人

  1 焊牌机器人系统组成

  本系统主要由机器人本体及辅助焊牌装置、PLC 控制系统、图像分析和定位系统、焊牌信息跟踪系统等组成,其中主要设备有配备焊牌夹具的工业机器人、自动标牌打印机、自动输送焊钉装置以及3D视觉定位系统。

  

  图2 焊牌机器人系统

  2 全自动焊牌流程

  棒材产线生产的钢捆经过打捆后运输到成品秤进行称重,自动焊牌系统的焊牌信息跟踪系统获取计量系统采集包括规格、重量等信息,作为标牌数据,并将其加入钢捆跟踪队列中; 称重完的钢捆被依次输送到成品运输链,再由 PLC 控制系统接收棒材到位信号,运输链停止信号,此时机器人带动相机进行图像采集、分析和定位,获取钢捆中可焊牌钢棒位置信息,将位置信息经由 PLC 控制系统处理后发送给机器人,机器人自动执行取牌、焊牌、取钉的一系列动作。焊牌作业完成后,相应更新标牌信息,并准备进行下一次作业。

  

  图3 流程图

  整个焊牌过程无需人工干预,焊牌动作结束后,图像分析与定位系统会第一时间再次采集图像以判别是否已将标牌焊在钢捆上,如未检测到标牌,则自动触发重焊流程,并给出一组新的钢棒定位值以提高重焊的成功率。

  如果达到设定重焊次数仍未成功焊牌,则系统会自动跳过该钢捆,执行对下一捆的焊牌,并自动更新焊牌信息和定位目标,保证整个自动流程不会终止或错乱,同时会在上位机画面提示操作人员对未焊牌钢捆进行补焊。

  3应用效果分析

  全自动焊标牌系统自投用以来,经过逐步的完善与优化,运行良好,焊牌成功率稳定在99. 5% 以上,单捆焊牌时间不超过 30 s,完全满足棒材厂成品下线的生产节奏,焊牌位置精度在± 2 mm 内,即使对于轧制最小规格的棒材也可保证焊牌准确性。目前本系统已开始进行同类项目推广建设。

  全自动焊标牌系统投用后的实际效果已充分说明其实用性和适应性,完全具备在钢铁企业的棒材生产厂广泛应用的能力,可达到全面降低人工成本、提高生产效率、提升控制水平的目的。

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  路径跟踪精度:≤0.1mm;

  焊缝间隙:≤3mm;

  焊缝位置偏差:≤5mm;

  焊接方式:气体保护焊、点焊;

  跟踪方式:电弧焊缝跟踪、激光焊缝跟踪。

  焊接参数自适应调节功能,在线自动调节摆动幅度、摆动频率、焊接速度;

  参数化编程,采用合理的焊接顺序与焊枪姿态,保证焊接质量好,焊缝成型美观;

  具有高灵敏度防碰撞检测功能,实现自我安全保护。

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