CN110421266A - 一种常温及高温金属物体标识方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温及高温金属物体标识方法及其装置，包括喷涂装置，该喷涂装置用于对待标识物的待标识区域进行涂料喷涂，在待标识物表面形成一涂层区域；激光刻印装置，该激光刻印装置用于在涂层区域进行自动对焦并刻印标识。有益效果在于：标识字体的大小不受限制，实现小断面方坯的标识需求，同时降低了对喷头的使用要求，避免喷头在恶劣工况下容易堵塞的难题，而且实现了多排标识要求的需求；适用范围广，可用于各种规格断面方坯、圆坯、板坯及矩形坯。

Description

一种常温及高温金属物体标识方法及其装置

技术领域

本发明涉及冶金行业金属物体表面标识设备领域，具体涉及一种常温及高温金属物体标识方法及其装置。

背景技术

在冶金行业金属制品生产的过程中，为了能够追朔金属半成品及成品的生产信息，优化生产管理方式，需要在金属半成品及成品的端面或侧面进行在线标识，从而将金属半成品及成品的生产信息、性能信息等通过标识的方式记录下来，以方便后期生产工序及购买方能够通过标识内容了解金属半成品及成品的有关信息及质量追溯。

本申请人发现现有技术中至少存在以下技术问题：目前钢厂内对金属半成品进行在线标识较常用的方式有两种：

一、通过在铸坯断面打钢印的方式进行标识(主要应用于方坯和圆坯)，其主要缺点有：

1、字符不能做得过大，大端面的铸坯标识字体过小，可读性较差；

2、通常情况下一台连铸机其断面有多种，因此这种情况下往往需要根据断面的大小选用大小合适的字符，而更换不同尺寸的字符，不仅成本高，且费时费力；

3、受现场高温环境的影响，字模需采用特殊的材料及特殊工艺，成本高昂，且使用寿命短；

4、标识的字体与背景不能形成明显的对比，可读性较差；

5、接触式的击打方式速度慢，对于速度快、短时间待标识物体多的场合无法应用；

6、铸坯的切割端面不平整时，将会导致标识的编号缺损或字模损坏。

二、将铝丝或铜丝融化后喷印在铸坯侧面或者断面(主要应用于板坯、矩形坯)，其主要缺点有：

1、喷头离红热的铸坯较近导致其使用寿命短，且喷头经常性堵塞，影响生产；

2、标识的字体容易脱落，保存时间短；

3、设备结构复杂，维护量大、维护费用高；

4、标识速度慢，无法适应速度快、短时间待标识物体多的场合。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种常温及高温金属物体标识方法及其装置，通过在待标识的铸坯端面首先喷涂出一个待标识的白色涂层区域，然后再通过激光刻印机白色涂层区域进行自动对焦并刻印，不仅刻印速度快，标识的字体大小及内容调节方便，而且同时适能够对方坯、圆坯、板坯、矩形坯等坯料及成品端面及侧壁进行标识。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种常温及高温金属物体标识装置，包括：

喷涂装置，该喷涂装置用于对待标识物工件待标识区域进行涂料喷涂，在待标识物工件表面形成一涂层区域；

激光刻印装置，该激光刻印装置用于在涂层区域进行自动对焦并刻印标识。

采用上述一种常温及高温金属物体标识装置，所述喷涂装置和所述激光刻印装置并列设置，且两者分别位于冷却区待标识物输送方向的后端和前端，冷却区的待标识物先进入所述喷涂装置工作区域，由所述喷头对待标识物表面进行涂料喷涂，从而在待标识物表面形成一个待标识的涂层区域，喷涂完成后，待标识物被输送至所述激光刻印装置的工作区域，由所述激光刻印装置对待标识物端面的图层区域进行激光刻印。

作为优选，所述喷涂装置包括喷头和用于驱动所述喷头移动的移动机构，所述喷头安装在所述移动机构上，所述喷头一侧设有用于对待标识物进行距离检测的第一测距头，且所述第一测距头与所述喷头共同安装在所述移动机构上。

作为优选，所述移动机构为机械手或十字形电动滑台。

作为优选，所述喷头沿喷涂移动方向的前侧设有应用对待标识物表面进行氧化皮清理的除磷头。

作为优选，所述激光刻印装置包括纵向移动滑台、六自由度机械手和激光刻印机，所述六自由度机械手固定安装在所述纵向移动滑台上，所述六自由度机械手前端安装有所述激光刻印机和用于对待标识物进行距离监测的第二测距头。

本发明另一目的在于，提供一种常温及高温金属物体标识装置的标识方法，包括如下步骤：

步骤1：通过人工输出方式或信号传输方式将要刻印的编号内容输入控制箱；

步骤2：所述控制箱接收到内容后，控制所述喷涂装置启动，通过所述喷头将高温涂料或水合硅酸钠喷涂在待标识物端面，从而使待标识物端面的待标识区形成白色或浅色标识区域；

步骤3：所述喷涂装置工作完成后，由所述控制箱控制所述移动机构移动，使所述喷头复位；

步骤4：所述喷涂装置复位后，所述控制箱控制所述激光刻印装置启动，通过所述激光刻印机对步骤2中形成的白色或浅色标识区域进行对焦，并由所述六自由度机械手带动所述激光刻印机移动，从而使所述激光刻印机对步骤2中的标识区域进行刻印；

步骤5：刻印完成后，所述控制箱控制所述六自由度机械手和所述纵向移动滑台复位。

作为优选，所述步骤2中所述喷头在喷涂前，所述第一测距头先对待标识物的位置进行检测，并将数据反馈至所述控制箱，由所述控制箱控制所述移动机构移动，使所述喷头对待标识物进行标识区域喷涂。

作为优选，所述步骤4中所述激光刻印机在刻印前，先由所述第二测距头对待标识物的位置进行检测，并将数据输送至所述控制箱，由所述控制箱控制所述纵向移动滑台带动所述六自由度机械手向待标识物靠近，从而使所述激光刻印机进入对焦区域。

有益效果：1、本发明标识字体的大小不受限制，可根据实际需要任意设定，同时，也可以根据标识面积在线调整；

2、激光刻印速度可至少达到8000mm/s，从而大大提高了刻印效率；

3、激光刻印机可根据目标物体形状(包括平面、斜面、圆柱面或圆锥面)使用三轴来控制焦距及位置纠偏，该方式允许切割断面不平整度达到±15mm，极大限度地避免了断面不平整的约束；

4、刻印字符高度由传统喷涂式设备的最小4～5mm大大提升到0.1mm，完全打破了低厚度被标识物体高度的标识限制；

5、实现小断面方坯的标识需求，同时降低了对喷头的使用要求，避免喷头在恶劣工况下容易堵塞的难题，而且实现了多排标识要求的需求；

6、适用范围广，可用于各种规格断面方坯、圆坯、板坯及矩形坯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的空间立体图；

图2是本发明的喷涂装置前视图；

图3是本发明的喷涂装置立体图；

图4是本发明的防护箱内部结构立体图；

图5是本发明的除磷头立体放大图；

图6是本发明的除鳞片结构放大图；

图7是本发明的喷头立体放大图；

图8是本发明的激光刻印装置前视图；

图9是本发明的激光刻印装置立体图；

图10是本发明的外护罩内部结构图。

附图标记说明如下：

100、喷涂装置；101、移动机构；102、防护箱；102a、除磷窗；102b、喷涂罩；102c、距离检测窗；103、冷却气管；105、驱动机构；106、安装架；107、第一测距头；108、立板；109、除磷头；109a、驱动轴；109b、安装盘；109c、固定轴；109d、除鳞片；109d1、凹槽；110、喷头；110a、涂料接头；110b、水管接头；111、支架；200、激光刻印装置；201、控制箱；202、底板；203、移动滑台；204、六自由度机械手；205、外护罩；205a、第一窗口；205b、第二窗口；206、激光刻印机；207、第二测距头；208、冷却气喷嘴；209、挡盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图10所示，本发明提供了一种常温及高温金属物体标识装置，包括喷涂装置100和激光刻印装置200；所述喷涂装置100用于对待标识物工件待标识区域进行表面涂料喷涂，在待标识物工件表面形成一涂层区域；所述激光刻印装置200用于在涂层区域进行自动对焦并刻印标识。其中，喷涂装置100所喷涂的涂料优选为水合硅酸钠。

作为本案优选的实施方式，所述喷涂装置100包括喷头110和用于驱动所述喷头110移动的移动机构101，所述喷头110安装在所述移动机构101上，所述喷头110一侧设有用于对待标识物进行距离检测的第一测距头107，且所述第一测距头107与所述喷头110共同安装在所述移动机构101上；

所述喷头110型号为WA-101，所述喷头110靠近喷嘴的底部设有与高压涂料罐连接的涂料接头110a，所述喷头110的尾部设有与水泵连接的水管接头110b，高压涂料罐与涂料接头110a之间的输送管路上设有电磁控制阀，同时水泵与水管接头110b之间的输送管路上也设有电磁控制阀，在涂料喷涂时，用于控制涂料输送的电磁控制阀开启，使高压涂料罐与涂料接头110a连通，从而使涂料经喷头110的喷头110喷出，在喷涂完成后，控制涂料输送的电磁控制阀关闭，同时用于控制水流输送的电磁控制阀开启，使水泵内的高压水经水管接头110b送入喷头110，对喷头110内部残余的涂料进行清洗，并使清洗后的经喷嘴喷出，从而既可避免喷头110内部涂料固化，同时又可避免残余涂料堵塞喷嘴。

所述第一测距头107为激光测距仪，便于实现非接触式测距；

所述移动机构101上安装有用于对喷头110及第一测距头107进行保护的防护箱102，所述防护箱102前侧壁上开设有用于对所述喷头110的喷嘴进行遮盖的喷涂罩102b，所述喷涂罩102b为锥形罩，该锥形罩的小端开口朝向所述喷头110的喷嘴，大端开口位于所述防护箱102的前侧壁上，所述防护箱102的前侧壁上还设有用于使所述第一测距头107的检测线能够向前投射的距离检测窗102c，且所述距离检测窗102c位于所述喷涂罩102b的一侧；所述防护箱102内部安装有用于对箱体内进行冷却的冷却气管103。

所述移动机构101为机械手或十字形电动滑台。

所述喷头110沿喷涂移动方向的前侧设有应用对待标识物表面进行氧化皮清理的除磷头109，如此设置，便于在对表面具有氧化皮铸坯进行在线标识时，先通过除磷头109对铸坯待标识区表面的氧化皮进行清除，然后再通过喷头110进行涂料喷涂；

所述除磷头109通过安装架106安装在所述防护箱102内，且所述安装架106顶部安装有用于驱动所述除磷头109旋转的驱动机构105，所述驱动机构105为同步带传动机构，该同步带传动机构的输入端通过电机驱动旋转；

所述除磷头109包括驱动轴109a、安装盘109b、固定轴109c和除鳞片109d，所述安装盘109b共有两块，且垂直焊接在所述驱动轴109a上，所述固定轴109c共有若干根，且围绕在所述驱动轴109a四周，所述固定轴109c与所述驱动轴109a平行设置，所述固定轴109c上下两端分别固定安装在两块所述安装盘109b上，每根所述固定轴109c上均转动安装有若干块除鳞片109d，且若干块除鳞片109d沿所述固定轴109c的长度方向堆叠存放，所述驱动轴109a的上下两端通过轴承座固定安装在所述安装架106上，通过驱动轴109a带动安装盘109b旋转，从而使安装在固定轴109c上的除鳞片109d绕驱动轴109a圆周旋转，对待标识物表面的氧化皮进行清除，其中驱动轴109a的旋转方向与喷涂时移动机构101的移动方向相同，如此，可保证被清除的氧化皮被甩向喷头110相反的方向，从而避免清除的氧化皮污染喷头110；

所述除鳞片109d采用60Si2Mn弹簧钢加工而成，所述除鳞片109d为圆片状，且该圆片状的外圆面上加工有向中心凹陷的凹槽109d1，从而使所述除鳞片109d边缘形成若干均布的齿；

所述除磷头109还可以根据实际应用选择钢丝刷，同时所述除磷头还可独立安装在机械手或电动滑台上。

所述激光刻印装置200包括纵向移动滑台203、六自由度机械手204和激光刻印机206，所述六自由度机械手204固定安装在所述纵向移动滑台203上，所述六自由度机械手204前端安装有所述激光刻印机206和用于对待标识物进行距离监测的第二测距头207；

所述第二测距头207均为激光测距仪；

所述激光刻印机206的型号为MD-F3200/F5200系列三轴光纤激光刻印机，激光刻印机206能够根据待标识物待刻印部位的截面形状，使用三轴来控制激光发射头移动，来控制焦距及位置纠偏；

所述六自由度机械手204前端安装有用于对所述激光刻印机206和所述第二测距头207进行保护的外护罩205，所述外护罩205的前侧壁上开设有用于使所述激光刻印机206的激光线向前投射的第一窗口205a，和用于使所述第二测距头207的检测线向前投射的第二窗口205b，所述外护罩205的后侧壁上安装有用于对所述激光刻印机206及所述第二测距头207进行冷却的冷却气喷嘴208；

所述外护罩205的前侧壁上安装有用于对所述第一窗口205a进行遮盖的挡盖209，所述挡盖209由摆动气缸驱动旋转，从而实现开合，能够对激光刻印机206的进行保护。

本发明还提供一种常温及高温金属物体标识装置的标识方法，包括如下步骤：

步骤1：通过人工输出方式或信号传输方式将要刻印的编号内容输入控制箱201；

步骤2：所述控制箱201接收到内容后，控制所述喷涂装置100启动，通过所述喷头110将高温涂料或水合硅酸钠喷涂在待标识物端面，从而使待标识物端面的待标识区形成白色或浅色标识区域；

步骤3：所述喷涂装置100工作完成后，由所述控制箱201控制所述移动机构101移动，使所述喷头110复位；

步骤4：所述喷涂装置100复位后，所述控制箱201控制所述激光刻印装置200启动，通过所述激光刻印机206对步骤2中形成的白色或浅色标识区域进行对焦，并由所述六自由度机械手204带动所述激光刻印机206移动，从而使所述激光刻印机206对步骤2中的标识区域进行刻印；

步骤5：刻印完成后，所述控制箱201控制所述六自由度机械手204和所述纵向移动滑台203复位。

作为优选，所述步骤2中所述喷头110在喷涂前，所述第一测距头107先对待标识物的位置进行检测，并将数据反馈至所述控制箱201，由所述控制箱201控制所述移动机构101移动，使所述喷头110对待标识物进行标识区域喷涂，喷头110喷涂所使用的高温涂料或水合硅酸钠在接触到高温的待标识物后会产生化学反应，瞬间由液体水状变成清晰可见的白色固体状，并牢固的附着于待标识物表面，从而在待标识物表面喷涂出一个待标识的白色面积。

作为优选，所述步骤4中所述激光刻印机206在刻印前，先由所述第二测距头207对待标识物的位置进行检测，并将数据输送至所述控制箱201，由所述控制箱201控制所述纵向移动滑台203带动所述六自由度机械手204向待标识物靠近，从而使所述激光刻印机206进入对焦区域，控制箱分别与移动机构101、驱动机构105、第一测距头107、除磷头109、喷头110、移动滑台203、六自由度机械手204、激光刻印机206和第二测距头207均电连接。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种常温及高温金属物体标识装置，其特征在于，包括：

喷涂装置，该喷涂装置用于对待标识物的待标识区域进行涂料喷涂，在待标识物表面形成一涂层区域；

激光刻印装置，该激光刻印装置用于在涂层区域进行自动对焦并刻印标识。

2.根据权利要求1所述常温及高温金属物体标识装置，其特征在于：所述喷涂装置包括喷头和用于驱动所述喷头移动的移动机构，所述喷头安装在所述移动机构上，所述喷头一侧设有用于对待标识物进行距离检测的第一测距头，且所述第一测距头与所述喷头共同安装在所述移动机构上。

3.根据权利要求2所述常温及高温金属物体标识装置，其特征在于：所述移动机构为机械手或十字形电动滑台。

4.根据权利要求3所述常温及高温金属物体标识装置，其特征在于：所述喷头沿喷涂移动方向的前侧设有应用对待标识物表面进行氧化皮清理的除磷头。

5.根据权利要求4所述常温及高温金属物体标识装置，其特征在于：所述激光刻印装置包括纵向移动滑台、六自由度机械手和激光刻印机，所述六自由度机械手固定安装在所述纵向移动滑台上，所述六自由度机械手前端安装有所述激光刻印机和用于对待标识物进行距离监测的第二测距头。

6.根据权利要求5所述常温及高温金属物体标识装置的标识方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过人工输出方式或信号传输方式将要刻印的编号内容输入控制箱；

步骤2：所述控制箱接收到内容后，控制所述喷涂装置启动，通过所述喷头将高温涂料或水合硅酸钠喷涂在待标识物端面，从而使待标识物端面的待标识区形成白色或浅色标识区域；

步骤3：所述喷涂装置工作完成后，由所述控制箱控制所述移动机构移动，使所述喷头复位；

步骤4：所述喷涂装置复位后，所述控制箱控制所述激光刻印装置启动，通过所述激光刻印机对步骤2中形成的白色或浅色标识区域进行对焦，并由所述六自由度机械手带动所述激光刻印机移动，从而使所述激光刻印机对步骤2中的标识区域进行刻印；

步骤5：刻印完成后，所述控制箱控制所述六自由度机械手和所述纵向移动滑台复位。

7.根据权利要求6所述常温及高温金属物体标识装置的标识方法，其特征在于：所述步骤2中所述喷头在喷涂前，所述第一测距头先对待标识物的位置进行检测，并将数据反馈至所述控制箱，由所述控制箱控制所述移动机构移动，使所述喷头对待标识物进行标识区域喷涂。

8.根据权利要求6所述常温及高温金属物体标识装置的标识方法，其特征在于：所述步骤4中所述激光刻印机在刻印前，先由所述第二测距头对待标识物的位置进行检测，并将数据输送至所述控制箱，由所述控制箱控制所述纵向移动滑台带动所述六自由度机械手向待标识物靠近，从而使所述激光刻印机进入对焦区域。