CN105565166B - 卷芯定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷芯定位装置，包括图像采集装置、夹具本体以及安装在夹具本体上的光电开关，所述夹具本体上还设置有反射镜面，所述光电开关的发射端与接收端之间通过反射镜面传递光信号。对射式光电开关的信号通过反射镜面进行传递，使得光电开关可以安装在远离卷芯的位置，避开高温区域，延长其使用寿命。图像采集装置下方设置一组平面镜，通过二次反射的方式将图像传递至工业相机，避免工业相机直接面对高温钢卷辐射；同时采用净化过滤器和高温风扇吹扫光电开关和工业相机，起到物理降温和净化光电开关与工业相机工作环境的目的，避免蒸汽和粉尘对工业相机镜头、镜面和光电开关造成影响。

Description

卷芯定位装置

技术领域

本发明属于热轧卷库吊车调度系统技术领域，特别涉及一种卷芯定位装置。

背景技术

随着社会的进步和发展，现代化的控制技术越来越融入到现代化的生产技术之中，无人智能吊车控制系统由于其高效、安全、经济等诸多优势，已经越来越多地应用在库房调度系统中。

目前，国内冷轧卷库、集装箱码头等常温工作环境下的库房调度已有大量应用，效果显著。但由于热轧卷库，工作环境恶劣，热轧卷调运夹具经常与高达600℃的钢卷长期接触，而库房内的工作环境温度也长期处于60℃左右，使得大量可以在常温下工作的检测装置、传感器等无法适应热轧卷工况。而市场却更为迫切希望能够引入热轧卷库的无人智能吊车系统，将操作人员从恶劣环境中解放出来。

而为了实现吊车的无人智能控制，需要引入大量各种类型的传感器元件，进行各种信号检测，其中钢卷卷芯定位装置是其中非常关键的环节，是实现钢卷精确定位，及吊具位置精确控制的关键。但目前用于钢卷卷芯定位装置采用的主要检测元件是对射式光电开关和工业相机，光电开关安装在吊具的吊钩中，吊钩长期与高温热轧卷直接接触，而目前对射式光电开关最高的工作温度也不超过120℃，根本无法在温度高达600℃的钢卷内工作；而工业相机布置在吊具上，为了检测到钢卷，必须长期受到600℃热轧钢卷的直接辐射，而超工业相机工作温度一般不超过60℃，根本无法投入使用；同时由于热轧厂工作环境恶劣，存在蒸汽和粉尘，为了不影响视频采集成像效果和光电开关的信号强度，需要人工经常清理，且清理起来非常繁琐、麻烦。

因此，非常有必要探索一种卷芯定位装置，可以保证卷芯定位装置能够长期在高温的环境下工作，同时，避免蒸汽和粉尘对工业相机和光电开关造成影响，为热轧卷库的天车无人化操作奠定技术基础。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种卷芯定位装置，避免光电开关长期处于高温工作环境而受损。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种卷芯定位装置，包括夹具本体以及安装在夹具本体上的光电开关，所述夹具本体上还设置有反射镜面，所述光电开关的发射端与接收端之间通过反射镜面传递光信号。采用上述结构，光信号通过反射镜面进行传递，使得光电开关可以安装在远离卷芯的位置，避开高温区域，延长其使用寿命。

作为优选：所述夹具本体包括支撑体、安装在支撑体两侧的立臂和安装在立臂下端的吊钩，所述光电开关安装在立臂内，所述反射镜面安装在吊钩上。由于吊钩是与卷芯直接接触的部件，反射镜面可以适应其高温环境，将光电开关安装在立臂内，可以在中上部，离吊钩有一段距离，热影响较小。

作为优选：所述反射镜面为两个，分别安装在两个吊钩内，相对设置。

作为优选：所述反射镜面为不锈钢镜面，并与水平方向成45°。

作为优选：所述立臂上部设置有风扇，使得立臂内的气流始终从上端进入，由下端吊钩的信号传导孔流出。

作为优选：所述风扇上方的立臂上还设置有空气过滤器。

空气过滤器用于过滤进入夹具立臂内的空气中粉尘和水蒸气，避免粉尘和水蒸气对光电开关和反射镜面造成污染。耐高温风扇用于冷却光电开关的同时，在夹具立臂内形成正压，使得夹具立臂内的气流方向始终保持从过空气过滤器进入，信号传导孔流出。

作为优选：光电开关采用耐高温光电开关，用于判断钢卷边部信息，为钢卷卷芯定位提供辅助。

作为优选：为了精确定位夹具水平方向位置，还可在天车的大车和小车上分别设置激光测距仪。

作为优选：还包括图像采集装置，图像采集装置下方设置有安装支架，安装支架内设置有一组平面镜，需要采集的图像信息通过平面镜反射的方式传递给图像采集装置。该结构避免了图像采集装置直接面对高温辐射，使其可以相对于高温区域有一段安全距离，在安全的温度范围内。

作为优选：所述安装支架为筒状结构，其第一端向上弯折，并与图像采集装置下端对应，安装支架第二端向下弯折形成图像收集端，所述平面镜为两个，呈45°平行地布置于安装支架水平段内。

作为优选：所述图像采集装置包括相机框架以及安装在相机框架内的工业相机，所述相机框架上端设置有过滤网，所述过滤网下方设置有第二风扇，使得固定框架内的气流方向始终保持从过滤网进入，工业相机镜头处流出。采用镜面二次反射按1:1比例成像的原理，向工业相机提供实时物料信息，避免相机直接面对热轧钢卷的热辐射。采用过滤网过滤进入相机框架和安装支架内空气中的固体颗粒和水蒸气，避免对镜头和平面镜造成污染。

作为优选：所述夹具本体的升降装置上设置有绝对值编码器。

如上所述，本发明的有益效果是：一方面通过采用反射原理，将对射式光电开关信号通过在反射镜面进行光线反射的方式，实现检测钢卷边部的目的，避免光电开关处于高温工作环境；另一方面通过采用平面镜二次反射，还原原始图像的原理，避免工业相机直接面对高温钢卷辐射；并在此基础上，采用净化过滤器和高温风扇吹扫光电开关和工业相机，起到物理降温和净化光电开关与工业相机工作环境的目的，避免蒸汽和粉尘对工业相机镜头、镜面和光电开关造成影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中图像采集装置的结构示意图。

零件标号说明

1 夹具本体

11 支撑体

12 立臂

13 吊钩

2 图像采集装置

21 相机框架

22 工业相机

23 第二风扇

24 过滤网

3 风扇

4 空气过滤器

5 光电开关

6 反射镜面

7 钢卷

8 安装支架

9 平面镜

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例

如图1所示，本发明提供一种卷芯定位装置，包括图像采集装置2、夹具本体1以及安装在夹具本体1上的光电开关5，夹具本体1上还设置有反射镜面6，光电开关5的发射端与接收端之间通过反射镜面6传递光信号。采用上述结构，光信号通过反射镜面6进行传递，使得光电开关5可以安装在远离卷芯的位置，避开高温区域，延长其使用寿命。

其中，夹具本体1包括支撑体11、安装在支撑体11两侧的立臂12和安装在立臂12下端的吊钩13，立臂12为中空结构，所述光电开关5安装在立臂12内，反射镜面6安装在吊钩13上，反射镜面6为两个，分别安装在两个吊钩13外端内，相对设置，两个吊钩13的内端开设有信号传导孔，本例中反射镜面6为不锈钢镜面，能够适应高温环境，两个反射镜面6与水平方向成45°，光电开关5发射端发出的光信号经两个反射镜面6反射至接收端。

所述立臂12上部设置有耐高温的风扇3和空气过滤器4，空气过滤器4用于过滤进入立臂12内的空气中粉尘和水蒸气，避免粉尘和水蒸气对光电开关5和反射镜面6造成污染。耐高温风扇3用于冷却光电开关5的同时，在立臂12内形成正压，使得立臂12内的气流方向始终保持从过空气过滤器4进入，信号传导孔流出。光电开关5采用耐高温光电开关5，用于判断钢卷7边部信息，为钢卷7卷芯定位提供辅助。

为了精确定位夹具水平方向位置，还可在天车的大车和小车上分别设置激光测距仪。同时，为了精确定位夹具垂直方向位置，在夹具的升降装置(传动电机或钢丝绳卷筒等)上设置绝对值编码器。为了精确定位夹具水平方向位置，在天车的大车和小车上分别设置激光测距仪。

进一步地如图2所示，图像采集装置2主要由过滤网24、第二风扇23、工业相机22、相机框架21等组成，图像采集装置2下方设置有安装支架8，安装支架8安装于夹具本体1上，安装支架8内设置有一组平面镜9，用于将采集到的图像反射至图像采集装置2；其中，工业相机22安装在相机框架21内，用于现场图像数据采集，并提供给处理器进行图像分析识别，从而对现场物料进行精确定位，为吊具夹取物料提供精确空间数据。

第二风扇23安装于固定框架出口与过滤网24之间，用于冷却工业相机22的同时，在相机框架21内形成正压，使得固定框架内的气流方向始终保持从过滤网24进入，镜头处流出，外界空气无法进入固定框架。过滤网24安装于固定框架出口，用于过滤进入相机框架21的空气中粉尘和水蒸气，避免粉尘和水蒸气对镜头和平面镜9造成污染，影响成像效果。

相机框架21为中空焊接钢结构，安装在吊车上，用于为工业相机22、第二风扇23以及过滤网24等提供支撑。所述安装支架8为筒状结构，其第一端向上弯折，并与图像采集装置2下端对应，安装支架8第二端向下弯折形成图像收集端，两个平面镜9呈45o平行布置于安装支架8水平段内，用于将现场物料信息按1:1比例实时反射给工业相机22。

本发明的工作原理如下：

其中工业相机22用于钢卷7长度和宽度中心定位，即夹具的水平方向位置定位；光电开关5用于钢卷7圆心定位，即夹具的垂直方向位置定位。

钢卷7长度和宽度定位中心定位：

工业相机22实时采集由平面镜9反射回来的现场物料信息，并传递给图像处理系统，从而获取钢卷7的长度、宽度以及中心线信息，在此基础上计算出夹具本体1与钢卷7之间的水平方向距离，然后通过安装在天车的大车和小车上的激光测距仪，将夹具本体1精确定位到钢卷7中心正上方，计算夹具本体1与钢卷7中心线之间夹角，并旋转夹具本体1，使得夹具本体1与钢卷7中心线平行。

钢卷7圆心定位：

当夹具本体1位于热轧钢卷7长度和宽度中心正上方，且夹具本体1与钢卷7中心线平行之后，立臂12处于打开位，夹具本体1开始下降，当光电开关5信号中断后，表示夹具吊钩13处于钢卷7区域；此时，有两种卷芯定位方法：第一种，根据获取的钢卷7直径信息，夹具本体1继续下降钢卷7直径一半的距离后停止，此时，夹具本体1吊钩13处于钢卷7卷芯位置，可以进行夹紧钢卷7；第二种，夹具本体1继续下降，当光电开关5的信号再次接通，则表示夹具本体1的吊钩13处于钢卷7内径区域，而钢卷7的内径是固定的，因此，只需要夹具本体1继续下降钢卷7内径一半的距离后停止，此时，夹具托钩处于钢卷7卷芯位置，可以进行夹紧钢卷7。

本装置一方面通过采用平面镜9反射原理，将对射式光电开关5信号通过在镜面进行光线反射的方式，实现检测钢卷7边部的目的，避免光电开关5处于高温工作环境；另一方面通过采用平面镜9二次反射，还原原始图像的原理，避免工业相机22直接面对高温钢卷7辐射；并在此基础上，采用净化过滤器和高温风扇吹扫光电开关5和工业相机22，起到物理降温和净化光电开关5与工业相机22工作环境的目的，避免蒸汽和粉尘对工业相机22镜头、镜面和光电开关5造成影响。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种卷芯定位装置，包括夹具本体以及安装在夹具本体上的光电开关，其特征在于：所述夹具本体上还设置有反射镜面，所述光电开关的发射端与接收端之间通过反射镜面传递光信号；所述夹具本体包括支撑体、安装在支撑体两侧的立臂和安装在立臂下端的吊钩，所述光电开关安装在立臂内，所述反射镜面安装在吊钩上；所述立臂上部设置有风扇，使得立臂内的气流始终从上端进入，由下端吊钩的信号传导孔流出；所述反射镜面为两个，分别安装在两个吊钩内，相对设置。

2.根据权利要求1所述的卷芯定位装置，其特征在于：所述反射镜面为不锈钢镜面，并与水平方向成45°。

3.根据权利要求1所述的卷芯定位装置，其特征在于：所述风扇上方的立臂上还设置有空气过滤器。

4.根据权利要求1所述的卷芯定位装置，其特征在于：还包括图像采集装置，图像采集装置下方设置有安装支架，安装支架内设置有一组平面镜，需要采集的图像信息通过平面镜反射的方式传递给图像采集装置。

5.根据权利要求4所述的卷芯定位装置，其特征在于：所述安装支架为筒状结构，其第一端向上弯折，并与图像采集装置下端对应，安装支架第二端向下弯折形成图像收集端，所述平面镜为两个，呈45°平行地布置于安装支架水平段内。

6.根据权利要求4所述的卷芯定位装置，其特征在于：所述图像采集装置包括相机框架以及安装在相机框架内的工业相机，所述相机框架上端设置有过滤网，所述过滤网下方设置有第二风扇，使得固定框架内的气流方向始终保持从过滤网进入，工业相机镜头处流出。

7.根据权利要求1所述的卷芯定位装置，其特征在于：所述夹具本体的升降装置上设置有绝对值编码器。