CN102632225A - 铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造、熔炼行业，具体地说是一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，包括浇包，其特征在于设有横向移动导轨、大车体、大车体横向移动装置、前支座、后支座、小车体、铸模摆放台、浇包翻转装置、小车体纵向移动装置和智能控制系统，本发明可自动在给定区域内寻找人工随机摆放的铸模浇冒口位置，从而依次对各个铸模进行自动浇注，本发明由于采用上述结构，打破了目前浇注机必须配自动造型线的魔咒，具有结构新颖、自动化程度高，工作效率高、安全可靠、使用寿命长、减少用户投资、降低生产成本、改善工人劳动环境等优点。

Description

铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机

技术领域

本发明涉及铸造、熔炼行业，具体地说是一种全自动智能视觉识别浇注机。

背景技术

目前，铸造、熔炼行业浇注工序因为其特殊的工艺及工作环境（高温、高粉尘），工人的工作强度非常大并且存在很大的风险。越来越多的批量铸件生产已有手工生产逐渐向机械化方向发展。现有的机械化浇注机全部是为造型线配备的，对生产线上排列规则的铸模进行定点浇注，这种浇注机的浇注位置虽然也可以进行移动，但只限于针对不同的铸模进行的人工位置修订，这就注定了目前市场上的浇注机使用范围上的局限性，即只能配套造型线使用，一旦脱离了造型线，就没有任何使用意义。

经检索，CN201895084公开了一种铸造专用浇注车的实用新型专利，其设有钢包，钢包支架铰接在钢包的两侧，在钢包支架上设有钢包翻转控制机构，所述钢包支架架设在横移板上，所述横移板设置在上托板上，在所述上托板上设有控制所述横移板移动的横移驱动机构，在所述上托板的下部设有下托板，在所述下托板上设有控制上托板升降的升降控制机构，在下托板的底部两侧设有纵向行走支架，在纵向行走支架上接有行走驱动电机，该专利的不足是：

1.纵向行走机构行走轮靠与轨道之间的摩擦力驱动浇注车行走，这样行走轮易发生打滑现象，从而影响浇注车纵向行走精度和速度。

2.浇注车所用钢包为传统的倒锥台形结构，这种结构无法实现当前浇注工艺所要求的快速定量浇注功能。

3.因其采用传统浇包，浇注过程中为了将包体内的金属液体倾倒干净，就必须将包体升高，故设有上托板升降机构，机构复杂，且随着包体的上升，设备总体重心位置升高，给设备快速运行带来了隐患。

该浇注车只适合于铸型浇冒口相对固定的场合（即配套机械造型线使用），对于某些铸造工艺要求（例如精密铸造）以及总体投资的限制（上马一条造型线及配套浇注机少则几百万人民币），更多的铸造、熔炼行业采用的依然是手工造型，由于铸模人工摆放，浇冒口位置随机不固定，该浇注车无法使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种基于视觉识别技术的新型全自动智能浇注机，该浇注机具有自动化程度高，可自动在给定区域内寻找人工随机摆放的铸模浇冒口位置，从而依次对各个铸模进行自动浇注。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

    一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，包括浇包，其特征在于设有横向移动导轨、大车体、大车体横向移动装置、前支座、后支座、小车体、铸模摆放台、浇包翻转装置、小车体纵向移动装置和智能控制系统，大车体横向移动装置包括横向传动齿条、横向移动伺服驱动机构、驱动桥、支撑轴承座和横向运动滚轮，浇包翻转装置包括翻转伺服驱动机构、链轮、链条、辊轴支撑座和翻转辊，小车体纵向移动装置包括纵向移动导轨、纵向移动伺服驱动机构、纵向传动齿条和纵向运动滚轮，智能控制系统包括触摸式人机交互界面、上位计算机、视觉传感器、重量传感器、非接触式温度传感器和伺服控制系统，人机交互界面和上位计算机设在控制室内，伺服控制系统设在电控柜中，人机交互界面经数据线与上位计算机相连接，视觉传感器、重量传感器和非接触温度传感器分别经导线与上位计算机相连接，上位计算机经导线与伺服控制系统相连接，横向移动导轨上设有大车体，大车体上端设有前支座、后支座、控制室和电控柜，下端经支撑轴承座与驱动桥固定连接，大车体前后两端分别经驱动桥两端设有的横向运动滚轮与横向移动导轨滑动连接， 横向传动齿条设在两个横向移动导轨之间，且与横向移动导轨平行，横向移动伺服驱动机构固定在大车体上，横向移动伺服驱动机构经驱动轮与横向传动齿条相啮合，通过驱动横向移动伺服机构，使驱动轮旋转带动大车体相对于横向移动导轨发生位移，从而驱动大车体横向移动，大车体上端的前支座和后支座平行放置，且与横向移动导轨相交错，前支座和后支座下端分别与大车体固定连接，上端分别设有纵向移动导轨，前支座和后支座之间设有小车体，前支座外侧设有纵向移动伺服驱动机构和纵向传动齿条，纵向移动伺服驱动机构经传动轮与纵向传动齿条相啮合，避免了小车体行走时打滑的现象，保证了浇包纵向行走浇注时的精度和速度，后支座外侧设有控制室和电控柜，小车体上设有浇包，浇包后端底部设有铰链挂鼻，浇包两侧分别经翻转辊与辊轴支承座上设有的回转回转支撑辊相支撑接触，小车体是由底板、前支架、后支架、前支撑平台和后支撑平台组成，底板上设有辊轴支承座，非接触式温度传感器，以利于实时记录浇注温度，底板前端与前支架固定连接，后端与后支架固定连接，前支架上端与前支撑平台固定连接，后支架上端与后支撑平台固定连接，前支撑平台下端经重量传感器与纵向运动滚轮相连，并经纵向运动滚轮与纵向移动导轨相连接，上端设有翻转伺服驱动机构，翻转伺服驱动机构输出轴端设有链轮，链轮经链条与浇包前端底部的铰链挂鼻相连接，翻转伺服驱动机构输出轴端的链轮旋转，使链条带动浇包以翻转辊为中心翻转，后支撑平台下端经纵向运动滚轮与纵向移动导轨滚动连接，上方设有铸模摆放台，对应铸模摆放台上方的控制室顶部设有视觉传感器，以利于对铸模摆放区域进行图像抓拍，将抓拍的图像传送至上位计算机，上位计算机对图像做出比对判断，继而计算出每个铸模浇冒口的相对位置坐标，并将位置坐标传递到安装在电控柜中的伺服控制系统，伺服控制系统分别控制横向移动伺服驱动机构带动大车体运动和纵向移动伺服驱动机构带动小车体运动，在小车体每运行到一个坐标位置后，伺服控制系统将到位信号反馈给上位计算机，上位计算机控制浇包回转伺服驱动机构驱动浇包回转进行浇注，重量传感器则实时将重量变化信号反馈给上位计算机并与从触摸屏输入的每型浇注量进行对比，以控制是否浇注，每型浇注时安装在小车体上的非接触式温度传感器实时记录浇注温度，并将此温度记录到管理文件中，以便查询分析，当检测到金属温度低于设定温度时，将信号反馈给上位计算机并发出声光报警。

本发明伺服控制系统中的控制器采用PLC控制器，以利于对上位计算机进行示教编程。

本发明中的浇包横切面形状为扇形，以利于实现当前浇注工艺所要求的快速定量浇注功能。

本发明可在大车体下端一横向移动导轨两侧分别设有车体导向装置，车体导向装置是由支轴和辊轮组成，支轴上端与大车体固定连接，下端经轴承与辊轮固定连接，辊轮与横向移动导轨侧面相接触，以确保大车体始终沿大车横向移动导轨运动。

本发明中的横向移动伺服驱动机构、纵向移动伺服驱动机构和翻转伺服驱动机构分别是由交流伺服电机和减速机构成。

   本发明由于采用上述结构，打破了目前浇注机必须配自动造型线的魔咒，具有结构新颖、自动化程度高，工作效率高、安全可靠、使用寿命长、减少用户投资、降低生产成本、改善工人劳动环境等优点。

附图说明  

图1是本发明主视图的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的右视图。

图5是本发明的工作过程框图。

附图标记：车体导向装置1、横向移动导轨2、横向传动齿条3、横向移动伺服驱动机构4、横向运动滚轮5、纵向移动伺服驱动机构6、大车体7、浇包8、小车体9、控制室10、电控柜11、翻转伺服驱动机构12、纵向运动滚轮13、纵向传动齿条14、重量传感器15、视觉传感器16、回转支撑辊17、纵向移动导轨18、非接触式温度传感器19、链轮20、前支座21、后支座22、驱动桥23、支撑轴承座24、链条25、驱动轮26。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进一步说明：

如附图所示， 一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，包括浇包，其特征在于设有横向移动导轨2、大车体7、大车体横向移动装置、前支座21、后支座22、小车体9、铸模摆放台、浇包翻转装置、小车体纵向移动装置和智能控制系统，大车体横向移动装置包括横向传动齿条3、横向移动伺服驱动机构4、驱动桥23、支撑轴承座24和横向运动滚轮5，浇包翻转装置包括翻转伺服驱动机构12、链轮20、链条25、回转支撑辊17、辊轴支撑座23和翻转辊24，小车体纵向移动装置包括纵向移动导轨18、纵向移动伺服驱动机构6、纵向传动齿条14和纵向运动滚轮13，智能控制系统包括触摸式人机交互界面、上位计算机、视觉传感器16、重量传感器15、非接触式温度传感器19和伺服控制系统，人机交互界面和上位计算机均设在控制室10内，伺服控制系统设在电控柜11中，人机交互界面经导线与上位计算机相连接，视觉传感器16、重量传感器15和非接触温度传感器19分别经导线与上位计算机相连接，上位计算机经导线与伺服控制系统相连接，横向移动导轨2上设有大车体7，大车体7上端设有前支座21、后支座22、控制室10和电控柜11，下端经支撑轴承座24与驱动桥23固定连接，大车体7前后两端分别经驱动桥23两端设有的横向运动滚轮5与横向移动导轨2滑动连接， 横向传动齿条3设在两个横向移动导轨2之间，且与横向移动导轨2平行，横向移动伺服驱动机构4固定在大车体7上，横向移动伺服驱动机构4经驱动轮26与横向传动齿条3相啮合，通过驱动横向移动伺服机构4，使驱动轮26旋转带动大车体7相对于横向移动导轨2发生位移，从而驱动大车体7横向移动，大车体7上端的前支座21和后支座22平行放置，且与横向移动导轨2相交错，前支座21和后支座22下端分别与大车体7固定连接，上端分别设有纵向移动导轨18，前支座21和后支座22之间设有小车体9，前支座21外侧设有纵向移动伺服驱动机构6和纵向传动齿条14，纵向移动伺服驱动机构6经传动轮与纵向传动齿条14相啮合，避免了小车体9行走时打滑的现象，保证了浇包8纵向行走浇注时的精度和速度，后支座22外侧设有控制室10和电控柜11，小车体9上设有浇包8，浇包8前端底部设有铰链挂鼻，浇包两侧分别经翻转辊24与辊轴支承座23上设有的回转支撑辊17相支撑接触，小车体9是由底板、前支架、后支架、前支撑平台和后支撑平台组成，底板上设有辊轴支承座23和非接触式温度传感器19，以利于实时记录浇注温度，底板前端与前支架固定连接，后端与后支架固定连接，前支架上端与前支撑平台固定连接，后支架上端与后支撑平台固定连接，前支撑平台下端经重量传感器15与纵向运动滚轮13相连，并经纵向运动滚轮13与纵向移动导轨18相连接，上端设有翻转伺服驱动机构12，翻转伺服驱动机构12输出轴端设有链轮19，链轮19经链条25与浇包8前端底部的铰链挂鼻相连接，翻转伺服驱动机构12输出轴端的链轮19旋转，使链条25带动浇包8以翻转辊24为中心翻转，后支撑平台下端经纵向运动滚轮13与纵向移动导轨18滚动连接，上方设有铸模摆放台，对应铸模摆放台上方的控制室10顶部设有视觉传感器16，以利于对铸模摆放区域进行图像抓拍，将抓拍的图像传送至上位计算机，上位计算机对图像做出比对判断，继而计算出每个铸模浇冒口的相对位置坐标，并将位置坐标传递到安装在电控柜11中的伺服控制系统，伺服控制系统分别控制横向移动伺服驱动机构4带动大车体7运动和纵向移动伺服驱动机构6带动小车体9运动，在小车体9每运行到一个坐标位置后，伺服控制系统将到位信号反馈给上位计算机，上位计算机控制翻转伺服驱动机构12驱动浇包8回转进行浇注，重量传感器15则实时将重量变化信号反馈给上位计算机并与从人机交互界面输入的每型浇注量进行对比，以控制是否浇注，每型浇注时安装在小车体9上的非接触式温度传感器19实时记录浇注温度，并将此温度记录到上位计算机中，以便查询分析，当检测到金属温度低于设定温度时，将信号反馈给上位计算机并发出声光报警。

本发明伺服控制系统中的控制器采用PLC控制器，以利于对上位计算机进行示教编程。

本发明中的浇包8横切面形状为扇形，以利于实现当前浇注工艺所要求的快速定量浇注功能。

本发明可在大车体7下端一横向移动导轨2两侧分别设有车体导向装置1，车体导向装置1是由支轴和辊轮组成，支轴上端与大车体7固定连接，下端经轴承与辊轮固定连接，辊轮与横向移动导轨2侧面相接触，以确保大车体7始终沿大车横向移动导轨2运动。

本发明中的横向移动伺服驱动机构4、纵向移动伺服驱动机构6和翻转伺服驱动机构12分别是由交流伺服电机和减速机构成。

本发明在在开始工作时，首先由人工将每型浇注量、最低浇注温度等参数通过人机界面输入到上位计算机中，然后启动智能控制系统，安装在控制室顶部的视觉传感器16对铸模摆放区域进行一次图像抓拍，并将视觉传感器16抓拍的图像传送至上位计算机，上位计算机对采集到的铸模图像进行分析、识别、计算工作区域内每个铸模的浇冒口位置坐标，以检测浇包8内金属液体是否足够浇注，同时将位置坐标值传递到伺服控制系统中的PLC控制器中并上载至上位计算机中保存，若达不到程序要求，上位计算机则发出声光报警信号，程序停止；若达到程序要求，智能控制系统将上位计算机中的当前程序下载到PLC控制器中，PLC控制器控制横向移动伺服驱动机构4带动大车体7横向移动到第一个浇冒口坐标位置，同时还控制纵向移动伺服驱动机构6带动小车体9纵向移动到第一个浇冒口坐标位置，伺服控制系统将到位信号反馈给上位计算机，上位计算机控制翻转伺服驱动机构12驱动浇包8回转进行浇注，重量传感器15则实时将重量变化信号反馈给上位计算机并与从人机交互界面输入的每型浇注量进行对比，以控制铸模内金属液体是否足够浇注，当铸模内金属液体充满后，重量传感器15将信号反馈给上位计算机，上位计算机控制伺服控制系统中的PLC控制器控制翻转伺服驱动机构12反方向旋转停止浇注，在每型浇注时，安装在小车体9上的非接触式温度传感器19则实时记录浇注温度，并将此温度记录到上位计算机中，以便查询分析，当检测到金属温度低于设定温度时，非接触式温度传感器19将信号反馈给上位机发出声光报警，接着，上位计算机再将指令传输给伺服控制系统中的PLC控制器， PLC控制器控制横向移动伺服驱动机构4或纵向移动伺服驱动机构6动作，使浇包8移动到第二个浇冒口坐标位置后，重复进行上述动作。

   本发明由于采用上述结构，打破了目前浇注机必须配自动造型线的魔咒，具有结构新颖、自动化程度高，工作效率高、安全可靠、使用寿命长、减少用户投资、降低生产成本、改善工人劳动环境等优点。

Claims (4)

1.一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，包括浇包，其特征在于设有横向移动导轨、大车体、大车体横向移动装置、前支座、后支座、小车体、铸模摆放台、浇包翻转装置、小车体纵向移动装置和智能控制系统，大车体横向移动装置包括横向传动齿条、横向移动伺服驱动机构、驱动桥、支撑轴承座和横向运动滚轮，浇包翻转装置包括翻转伺服驱动机构、链轮、链条、辊轴支撑座和翻转辊，小车体纵向移动装置包括纵向移动导轨、纵向移动伺服驱动机构、纵向传动齿条和纵向运动滚轮，智能控制系统包括触摸式人机交互界面、上位计算机、视觉传感器、重量传感器、非接触式温度传感器和伺服控制系统，人机交互界面和上位计算机设在控制室内，伺服控制系统设在电控柜中，人机交互界面经数据线与上位计算机相连接，视觉传感器、重量传感器和非接触温度传感器分别经导线与上位计算机相连接，上位计算机经导线与伺服控制系统相连接，横向移动导轨上设有大车体，大车体上端设有前支座、后支座、控制室和电控柜，下端经支撑轴承座与驱动桥固定连接，大车体前后两端分别经驱动桥两端设有的横向运动滚轮与横向移动导轨滑动连接， 横向传动齿条设在两个横向移动导轨之间，且与横向移动导轨平行，横向移动伺服驱动机构固定在大车体上，横向移动伺服驱动机构经驱动轮与横向传动齿条相啮合，大车体上端的前支座和后支座平行放置，且与横向移动导轨相交错，前支座和后支座下端分别与大车体固定连接，上端分别设有纵向移动导轨，前支座和后支座之间设有小车体，前支座外侧设有纵向移动伺服驱动机构和纵向传动齿条，纵向移动伺服驱动机构经传动轮与纵向传动齿条相啮合，后支座外侧设有控制室和电控柜，小车体上设有浇包，浇包前端底部设有铰链挂鼻，后端两侧分别经翻转辊与辊轴支承座上设有的回转回转支撑辊相支撑接触，小车体是由底板、前支架、后支架、前支撑平台和后支撑平台组成，底板上设有辊轴支承座，非接触式温度传感器，底板前端与前支架固定连接，后端与后支架固定连接，前支架上端与前支撑平台固定连接，后支架上端与后支撑平台固定连接，前支撑平台下端经重量传感器与纵向运动滚轮相连，并经纵向运动滚轮与纵向移动导轨相连接，上端设有翻转伺服驱动机构，翻转伺服驱动机构输出轴端设有链轮，链轮经链条与浇包前端底部的铰链挂鼻相连接，后支撑平台下端经纵向运动滚轮与纵向移动导轨滚动连接，上方设有铸模摆放台，对应铸模摆放台上方的控制室顶部设有视觉传感器。

2.根据权利要求1所述的一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，其特征在于伺服控制系统中的控制器采用PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，其特征在于浇包横切面形状为扇形。

4.根据权利要求1所述的一种铸造、熔炼行业用全自动智能视觉识别浇注机，其特征在于大车体下端一横向移动导轨两侧分别设有车体导向装置，车体导向装置是由支轴和辊轮组成，支轴上端与大车体固定连接，下端经轴承与辊轮固定连接，辊轮与横向移动导轨侧面相接触。

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