CN110293566A - 一种轧机及延长线上的在线机器人精整平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧机及延长线上的在线机器人精整平台。该平台是把机器人精整工具应用于轧制线上，在轧机将被轧材轧薄过程中、能实时发现轧材表面新出现缺陷、实时精整处理对应缺陷的平台。该在线机器人精整平台具有能实时发现、处理铸坯内部缺陷。此方法能提高轧材的合格率。尤其在钢铁行业中能提高连铸连轧的轧材的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及冶金精整自动化技术领域，特别涉及一种轧线上的在线机器人精整平台。
背景技术
轧制加工需要合格的原料，即不能有表面和内部缺陷。否则会产生残、次品。传统的轧机在轧制过程中对于轧材原料的表面、内部缺陷没有控制手段，轧制完成后补救余地就小多了。以轧钢的工序为例，轧钢的原料必须经过表面检测或内部质量检测合格才能送轧钢工序。对不合格的轧坯需经过精整处理后再送轧钢。但是一直至今仍没有满意的内部质量检测手段和处理内部缺陷的方法。如何准确的确定尺寸小于5mm以下的内部缺陷，而且用最小的清除量去除缺陷，这些都是压力加工行业一直期望解决的目标。特别是对于钢坯热连轧而言，在基本不影响热装热送节奏和热轧制节奏的同时以最小的清除量清除缺陷，这些都是钢铁行业一直期望解决的问题。
针对上述问题本发明提出一种可行的在线实施精整平台，以解决这些问题。
发明内容
本发明为解决其技术问题采用的思路是：将冶炼精整工序与轧制工序结合在一起的系统设计，合理分配线上各个位置的精整量，能最大的提升产品合格率，而同时又不影响轧制过程。本发明的技术方案是这样实现的：
轧机及延长线上的在线机器人精整平台，步骤如下：
1.配置成能够在轧制线及上、下游延长线区域实时采集被轧制件表面图像的摄像机系统；
配置成能够根据图像实时检测缺陷位置及大小的图像处理系统；
配置成能够实时进行缺陷精整处理的机器人系统；
配置成能够实时控制机器人系统进行缺陷精整处理的控制计算机；
其中，所述摄像机系统与所述图像处理系统相连接，所述图像处理系统、所述机器人系统均分别与所述控制计算机相连接。
2. 配置成能够实时检测被轧制件与精整机器人或被轧制件与轧机之间相对位置的位置传感器及相关位置计算软件工具；所述位置传感器及计算位置数据传送给所述图像处理系统。
其中，所述机器人系统包括精整机器人。在轧机及延长线上，所述精整机器人为多个，所述精整机器人为可移动设备。能够随缺陷移动而移动进行精整处理，也能在检修时离开轧机。
所述精整机器人包括底座、设置在所述底座上的具有移动功能臂以及设置在所述臂上的精整工具。精整工具包括：修磨砂轮，铣削、刨削刀具或火焰清理工具、气刨工具。
所述精整工具为多个并可以用不同工具重复处理缺陷，如钢坯精整，先用气刨处理、后用砂轮磨光。
所述精整工具为砂轮或火焰清理时，精整修磨砂轮修磨切线方向、火焰清理渣子喷溅方向与被轧制件的移动方向的夹角范围为45°至135°。
所述摄像机系统包括设置于轧机轧辊出口区域、入口区域的摄像机，包括位于送被轧件去轧机输送线上的摄像机。例如在钢铁行业中，包括连铸区域的铸坯摄像机。
所述摄像机系统包括能拍摄所述精整机器人处理区域的摄像机或能与精整机器人确定相对位置的摄像机。此时摄像机能观测到缺陷移动位置，实时指示机器人如何移动去清除缺陷。这种工况要求所述摄像机为面阵摄像头。
配有能够生成被轧制件的整个轧制表面图像或在整个轧制表面区域上标注出各个缺陷相对于被轧制件端部的相对位置及缺陷大小的图像的图样系统。这个图像系统包括拼接图像系统。或配有能够生成被轧制件的多幅局部轧制表面图像，在各个图像上标注出各个缺陷相对于被轧制件端部的相对位置及缺陷大小的图像系统。控制计算机以此为依据对缺陷进行跟踪定位、控制精整机器人对被轧制件进行精整处理以去除缺陷。
对于小断面轧材，如薄带、棒材、线材、薄壁类型材，精整机器人进行精整时，被轧件承接精整力会出现变形，为此配置帮助或支撑被轧制件承受精整力且随所述被轧制件移动的部件。且这种部件可以是多个。配置这种部件位于被轧制件背面、起支撑作用的支撑块，或配置位于被轧制件正面带有吸力的吸力块。支撑面与被轧件背面平行或相近。为了避免支撑面划伤轧材面，支撑件支撑面的中间区域曲面与轧件同步移动。能采用的包括：由单个或多个与轧件背面平行、相切的园辊支撑、且转动与被轧件移动方向相同；或采用单个或多个与被轧件背面平行、相近的支撑块支撑部件、且转移与轧件移动方向相同。
所述精整平台综合考虑整条线上的各个精整机器人精整量负担，其中位于送被轧件去轧机输送线上的精整机器人多采用火焰清理、气刨处理方式。
相比现有工艺流程，本发明具有以下优点：能大幅度提高轧材合格率。特别对于钢坯热装热送，可以在不影响热送热装温度的同时大幅提高最终产品合格率。
附图说明
图1为本发明对于被轧制件送往轧机前、在传送线上的在线精整示意图
其中：被轧制件1、火焰清理喷嘴2、表面质量图像摄像机3、空气清理喷嘴设备4、距离摄像机5、辊道支撑辊6。
图2为本发明对于被轧件在连轧机中的在线精整示意图
其中：被轧件1、修磨砂轮2、轧机机架3、摄像机4、空气清理喷嘴设备5。
图3为本发明对于控制软件连接的示意图
图4为本发明对于薄带轧制的的在线精整单个圆柱辊支撑示意图。
其中：被轧件1、修磨砂轮2、支撑辊3、轧机轧辊4、摄像机5。
图5为本发明对于连铸薄带轧制修磨时、不同支撑的示意图。
其中a图中，薄带铸坯轧件1、精整铣刀2、辊道3、吸力块4。
其中b图中，薄带铸坯轧件1、修磨砂轮2、支撑面3。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明对于被轧件送往轧机的辊道线上设立的在线精整工位示意图
其中：被轧件1、火焰喷嘴清理2、轧机机架3、摄像机4-1、4-2分别拍摄区域A、B。在图1中上表面用了2个相机、4套喷嘴组。2套相机拍摄宽度覆盖整个轧件宽度，随轧件移动拍摄轧件整体上表面拼接图并检测缺陷位置。4套喷嘴组喷吹方向分别叉开，如图所示精整喷溅互不影响，与轧件移动方向夹角在135度至45度之间选择，使清理下来的渣子大部分离开上表面。并通过后续空气清理喷嘴清扫被轧件。位置摄像机5实时计算被轧件移动位置、为控制系统对比图像缺陷检测中缺陷标注位置指导机器人去除缺陷提供依据。本图中没画出另外其它表面的精整设备，同理精整适用于其他表面清理。在本图中精整采用了火焰清理方式，也可采用气刨清理方式。被轧制件单方向快速通过本精整工位，精整机器人能基本上去除了被轧件表面大部分缺陷，其余缺陷留待轧机在线处置。本次在轧机前端快速精整处置、起到合理分配整条线上的各个精整量负担，同时不影响被轧件传送、轧制节奏。这对于钢铁工业的连铸坯直接轧制具有重要意义。
图2为本发明对于板坯在热连轧机轧制过程中的在线上表面精整示意图
其中：板坯轧件1、修磨砂轮2、轧机机架3、摄像机4-1、4-2分别拍摄区域A、B。在图1中上表面用了2个相机、4套砂轮组。2套相机拍摄宽度覆盖整个轧件宽度，随轧件移动拍摄轧件整体上表面。4套砂轮组修磨磨削方向分别叉开,如图所示修磨喷溅互不影响，与轧件移动方向夹角在135度至45度之间选择。使修磨下来的渣子离开被轧件表面。本图中没画出另外其它表面的精整设备，同理精整适用于其他表面清理。
图3为本发明对于控制软件连接的示意图。
用于检测表面的摄像机与去除缺陷精整机器人可以分别分布在整个轧机前、后延长线上。当摄像机与精整机器人不在相同位置时，当被轧件先通过摄像机检测时，摄像机系统检测出缺陷并标记缺陷大小及在被轧件中距边沿的空间（x,y,z）相对位置并传送给控制计算机，控制计算机再传送给机器人，此后被轧件通过精整机器人时、机器人根据被轧件通过相对位置准确除去表面缺陷；当摄像机与机器人在同一位置且摄像机能拍摄所述精整机器人处理区域时，被轧件通过时，摄像机检测确定缺陷并实时指示机器人移动去除缺陷，而此时摄像机为必须为面阵相机。
对于小断面被轧制件精整时，为了提高精整精度或减轻被轧制件受力，在被轧制件上加支撑件支撑。下面以薄板为例说明。
图4为本发明对于薄带轧制的的在线上表面精整单个圆柱滚支撑示意图。
其中薄带轧件1、修磨砂轮2、支撑圆柱辊3、轧辊4、摄像机5；计算机图像检测到缺陷时，确定缺陷位置并根据薄带移动速度，控制修磨砂轮压下修磨去除表面缺陷，圆柱辊3起支撑作用且转动线速度与被轧制件移动速度相同。
图5为本发明对于薄带轧制的的在线精整两种不同支撑示意图。
其中a中：薄带轧件1、精整铣刀2、辊道传送辊3、吸力块4。精整时，吸力块、精整铣刀移动、移到缺陷处，吸力块先下降吸住被轧制件、铣刀再下降精整。
其中b中：薄带轧件1、修磨砂轮2、支撑件3的支撑面为平面与轧件背面平行且与薄带同步移动。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统平台、方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述例子，仅为只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。本发明被轧件不仅限于钢材材料、而且还适用于其他金属材料，形状也不仅限于薄板被轧制件、而且还适用其他形状的被轧制件。
综上所述，本发明给出了从轧机送料线－粗轧－精轧－到最终产品生产全过程的在线精整平台及平台设计方法。
Claims (18)
1.一种轧机及延长线上的在线机器人精整平台，其特征在于，包括：
配置成能够在轧制线及延长线区域实时采集被轧制件表面图像的摄像机系统；
配置成能够根据图像实时检测缺陷位置及大小的图像处理系统；
配置成能够实时进行缺陷精整处理的机器人系统；所述机器人系统包括精整机器人；
配置成能够实时控制机器人系统进行缺陷精整处理的控制计算机；
其中，所述摄像机系统与所述图像处理系统相连接，所述图像处理系统、所述机器人系统均分别与所述控制计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，还包括：
配置成能够实时检测被轧制件与精整机器人或被轧制件与轧机之间相对位置的位置传感器及相关位置计算软件工具；所述位置传感器及计算位置数据传送给所述图像处理系统。
3.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述精整机器人为多个、分布在轧机及延长线上。
4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述精整机器人为可移动设备。
5.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述精整机器人包括底座、设置在所述底座上的机械臂以及设置在所述机械臂上的精整工具。
6.根据权利要求5所述的平台，其特征在于，所述精整工具包括修磨砂轮，铣削、刨削刀具或火焰清理工具、气刨工具。
7.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述精整工具为多个、多种工具复用。
8.根据权利要求5所述的平台，其特征在于，所述精整工具为修磨砂轮或火焰清理工具时，修磨砂轮修磨切线方向与被轧制件的移动方向或火焰清理渣子喷溅方向与被轧制件的移动方向的夹角范围为45°至135°。
9.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述摄像机系统包括设置于轧机轧辊出口区域、入口区域的摄像机，还包括位于送被轧制件去轧机输送线上的摄像机。
10.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述摄像机系统包括能拍摄所述精整机器人精整处理区域的摄像机或能准确确定与精整机器人相对位置的摄像机。
11.根据权利要求9或10所述的平台，其特征在于，所述摄像机包括面阵摄像机。
12.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，还包括：
配有能够生成被轧制件的整个轧制表面图像、在整个轧制表面区域上标注出各个缺陷相对于被轧制件端部的相对位置及缺陷大小的图像系统，或配有能够在生成的多幅轧制件局部表面图像组上标注出各个缺陷相对于被轧制件端部的相对位置及缺陷大小的图像系统。
13.根据权利要求1、6所述的平台，其特征在于，所述精整工具为修磨砂轮清理工具时，修磨砂轮密集排列，能一次修磨多于单个修磨砂轮宽度的缺陷。
14.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，还包括：
配置成能够帮助或支撑被轧制件承受精整力且随所述被轧制件移动或转动的部件。
15.根据权利要求1、14所述的平台，其特征在于，所述部件为多个。
16.根据权利要求14所述的平台，其特征在于，所述部件采用设置在所述被轧制件背面的支撑圆辊或正面带有吸力的吸力圆滚。
17.根据权利要求14所述的平台，其特征在于，所述部件采用设置在所述被轧制件背面的支撑块或正面带有吸力的吸力块。
18.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，还包括：
配置成能够清扫被轧制件表面浮渣的清扫设备。
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