CN111152117A - 一种抛光节能控制系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抛光节能控制系统，涉及抛光技术领域，其包括：阀门调节器，用于驱动所述磨头气缸；电机驱动控制器，用于驱动所述磨头电机，并获取所述磨头电机的转速；摄像头，用于采集三个工序中的抛光图像；SCADA系统，用于接收所述抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。本发明实施例还公开了一种抛光节能控制方法。本发明实施例可在保证质量和产量达到要求的前提下，尽可能地降低电耗，达到节能的效果。

Description

一种抛光节能控制系统以及方法

技术领域

本发明实施例涉及抛光技术领域，具体涉及一种抛光节能控制系统及方法。

背景技术

为了提高光泽度和平整度等美观效果，瓷砖、卫浴等陶瓷用品均需要通过抛光工序，以瓷砖为例，其整个工序分为粗抛、中抛、精抛三个阶段，由传送带将砖坯依次传输经过粗、中、精三次抛光。其中影响抛光砖的生产质量、产量和耗电的因素包括以下几个：1、传输带运送速度S(m/s)：传输带运送速度越快，产量越高，瓷砖单位面积打磨效率会降低；2、磨块目数(目)P：磨块目数越大，磨块的粒度越精细，打磨的砖面光泽度更高；磨块目数应随着砖块打磨的程度增加而增加；3、磨头下压气压A(mpa)：磨头下压的气压增加，磨砖时的吃砖深度会增加，研磨效果会增强，电耗会上升，每提升0.05Mpa气压，电耗上升0.4kw左右；4、磨头电机的转速R(r/min)：电机的转速上升，单位时间内砖块通过时被打磨的次数会增加，带来磨砖效率的上升，同时电耗会上升，每提升50r/min转速，电耗上升0.2kw左右。

现有的抛光工序，其上述四个参数均是固定设置，在不同的抛光工序中可以给出不同的参数，进而实现抛光的过程，在一定程度上，产品的质量、产量以及耗电量不能全面顾及。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抛光节能控制系统以及电子设备，其在保证质量和产量达到要求的前提下，尽可能地降低电耗，达到节能的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种抛光节能控制系统，所述抛光为对目标抛光体进行打磨切削的工序，抛光过程包括粗抛、中抛以及精抛三个工序，所述抛光的设备包括磨头、带动磨头转动的磨头电机、驱动磨头下压的磨头气缸以及安装于磨头上的磨块，每个抛光工序均包括多组抛光设备；所述抛光节能控制系统包括：

阀门调节器，用于驱动所述磨头气缸；

电机驱动控制器，用于驱动所述磨头电机，并获取所述磨头电机的转速；

摄像头，用于采集三个工序中的抛光图像；

SCADA系统，用于接收所述抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。

在一个优选的实施例中，所述粗抛、中抛以及精抛工序均包括多个抛光阶段，各个抛光阶段内磨块的目数相同，且沿所述目标抛光体运行的方向磨块的目数逐渐增加；其中：

粗抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第一预设目数；中抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第二预设目数；精抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第三预设目数；所述第二预设目数大于第一预设目数，且小于第三预设目数。

在一个优选的实施例中，所述粗抛工序包括四个抛光阶段，所述四个抛光阶段的磨块依次为60目金刚砂磨块、80目金刚砂磨块、120目金刚砂磨块以及150目金刚砂磨块；所述中抛工序包括三个抛光阶段，所述三个抛光阶段的磨块依次为180目金刚砂磨块、240目金刚砂磨块、320目普通弹性磨块；所述精抛工序包括五个抛光阶段，所述五个抛光阶段的磨块依次为400目普通弹性磨块、800目普通弹性磨块、1000目普通弹性磨块、1200目普通弹性磨块、1500目普通弹性磨块。

在一个优选的实施例中，每个抛光工序中相邻抛光阶段之间的机位中心线位置以及每个抛光工序最后一个抛光设备的磨头中心轴位置均设置有摄像头，所述摄像头为扫描电镜摄像头。

在一个优选的实施例中，所述抛光节能控制系统还包括有红外线感应器，所述红外线感应器平行于所述目标抛光体的运行方向，每对红外线感应器对应一个扫描电镜摄像头，所述红外线感应器的输出端连接至所述SCADA系统，以在红外线感应器感应目标抛光体经过时，通过SCADA系统控制扫描电镜摄像头进行拍照，且拍照获取的抛光图像为目标抛光体的中心位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种抛光节能控制方法，所述抛光为对目标抛光体进行打磨切削的工序，抛光过程包括粗抛、中抛以及精抛三个工序，所述抛光的设备包括磨头、带动磨头转动的磨头电机、驱动磨头下压的磨头气缸以及安装于磨头上的磨块，每个抛光工序均包括多组抛光设备；其特征在于，所述抛光节能控制方法包括以下步骤：

向每个阀门调节器发送第一信号，以使每个磨头气缸输出对应的预设气压值；向每个电机驱动控制器发送第二信号，以使每个磨头电机输出对应的预设转速；

接收摄像头对目标抛光体进行拍照获取的抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。

在一个优选的实施例中，所述粗抛、中抛以及精抛工序均包括多个抛光阶段，各个抛光阶段内磨块的目数相同，且沿所述目标抛光体运行的方向磨块的目数逐渐增加；其中：

粗抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第一预设目数；中抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第二预设目数；精抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第三预设目数；所述第二预设目数大于第一预设目数，且小于第三预设目数。

在一个优选的实施例中，每个抛光工序中相邻抛光阶段之间的机位中心线位置以及每个抛光工序最后一个抛光设备的磨头中心轴位置均设置有摄像头，所述摄像头为扫描电镜摄像头；

获取每个位置电镜摄像头采集的抛光图像，并将所述抛光图像与对应位置预设的样本图像进行比对：

在粗抛工序，磨头气缸输出的预设气压值为0.3MPA，磨头电机输出的预设转速为1480r/min；如果粗抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果满足预设阈值，则调低磨头电机的转速，调低值为50r/min；如果粗抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果不满足预设阈值，则调高磨头电机的转速，调高值为50r/min；

在中抛工序中，磨头气缸输出的预设气压值为0.15MPA，磨头电机输出的预设转速为1600r/min；如果中抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果满足预设阈值，则调低磨头气缸的气压值，调低值为0.05MPA；如果中抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果不满足预设阈值，则调高磨头气缸的气压值，调高值为0.05MPA；

在精抛工序，磨头气缸输出的预设气压值为0.25MPA，磨头电机输出的预设转速为1600r/min；如果精抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果满足预设阈值，则调低磨头电机的转速，调低值为50r/min；如果精抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果不满足预设阈值，则调高磨头电机的转速，调高值为50r/min。

在一个优选的实施例中，所述将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，包括：

将样本图像进行灰度化处理，得到处理后的样本图像，在处理后的样本图像上选取多个第一采样点，相邻第一采样点间的距离相等，按照顺序将该多个第一采样点构建样本像素点矩阵，记为m(x，y)；所述样本图像为目标抛光体中心位置的大小为20mm*20mm的正方形图像；

获取抛光图像，所述抛光图像为目标抛光体中心位置的大小为30mm*30mm的正方形图像，并将所述抛光图像进行灰度化处理，得到的处理后的抛光图像，在处理后的抛光图像上选取多个第二采样点，所述第二采样点与第一采样点的位置相匹配，按照顺序将该多个第二采样点构建抛光像素点矩阵，记为f(x，y)；

将抛光像素点矩阵f(x，y)与对应位置预设的样本像素点矩阵m(x，y)通过哈希算法计算二者的图片相似度；如果二者的图片相似度大于或等于80％，则比对结果满足预设阈值，如果二者的图片相似度小于80％，则比对结果不满足预设阈值。

在一个优选的实施例中，在粗抛工序中，如果比对结果均满足预设阈值，则一直调低磨头电机的转速，调低值均为50r/min，直至磨头电机的转速达到第一预设最低值后，并以所述第一预设最低值运行；在中抛工序中，如果比对结果均满足预设阈值，则一直调低磨头气缸的气压值，调低值为0.05MPA，直至磨头气缸的气压值达到第二预设最低值后，并以所述第二预设最低值运行；在精抛工序中，如果比对结果均满足预设阈值，则一直调低磨头电机的转速，调低值均为50r/min，直至磨头电机的转速达到第三预设最低值后，并以所述第三预设最低值运行。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、通过实时调整磨头电机的转速或/和磨头气缸的气压值，在保证质量和产量达到要求的前提下，尽可能地降低电耗，达到节能的效果；

2、结合各个抛光工序的特点，对磨块目数进行设置，在一定程度上保证质量达到要求，进而结合磨头电机的转速或/和磨头气缸的气压值，进一步降低用电量。

附图说明

图1为本发明实施例1的抛光节能控制系统的原理框图；

图2为粗抛的影像图片；

图3为中抛的影像图片；

图4为精抛的影像图片；

图5为本发明实施例2的抛光节能控制方法流程图。

具体实施例方式

下面，结合附图以及具体实施例方式，对本发明实施例做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。

实施例1：

抛光是为了将目标物体(例如瓷砖、卫浴等陶瓷用品)打磨切削提高其光泽度和平整度，达至美观的必要生产过程。这里将目标物体进行抛光工序的操作定义为对目标抛光体进行抛光。

抛光过程包括粗抛、中抛以及精抛三个工序，抛光设备包括磨头、带动磨头转动的磨头电机、驱动磨头下压的磨头气缸以及安装于磨头上的磨块，每个抛光工序(这里提及的每个抛光工序分别指代粗抛、中抛以及精抛三个工序)均包括多组抛光设备，即每个抛光工序均需要多次抛光，按照传输带运行方向对这些抛光设备进行安装，每个抛光设备的位置定义为机位。

本发明以对瓷砖的抛光为例进行解释和说明，其他类型的目标物体，如是采用粗抛、中抛以及精抛三个工序的过程，则与其类似，这里不再赘述。

在一条抛光生产线上，假设电机机组数目(即抛光设备)为粗抛20台，中抛20台，精抛20台。磨头在瓷砖的抛光过程中做三种运动：1.磨头在气缸的压力下吃入瓷砖表面，进行打磨；2.磨头自身在电机驱动下做旋转运动；3.磨头沿着垂直于瓷砖传输带运动方向水平摆动。对瓷砖的抛光作用可以分为以下部分：

1.冲击破碎作用：磨头在气缸的压力下往瓷砖表面接触并吃入瓷砖，形成巨大的压强，产生冲击碰撞瓷砖表面的作用，将瓷砖的凸面冲击压碎，达到研磨打磨的目的；

2.回旋切削作用：磨头自身的旋转和垂直于传输方向的水平移动，在瓷砖上形成螺旋线状的打磨路线轨迹。磨块上的磨粒与瓷砖充分接触，磨削表面的凸面与颗粒。

本控制系统采用影像采样方法，从砖坯开始对经过抛光线各个工位的瓷砖表面进行影像采样。一共60个采样样本，每个样本瓷砖上，运用扫描电镜(SEM)于瓷砖的几何中心位置采集面积为20mm*20mm的瓷砖表面图像，编码后保存于数据中心用作后续分析比对。

比对是将实际抛光图像与对应的样本图像进行比对，例如，在第一机位后采集的实际抛光图像，则需要跟第一个样本图像(例如编码为01)进行比对，比对方法包括但不限于相似度(例如哈希算法的图片相似度比对)比对、距离(例如欧氏距离)比对等。

在比对结果达到预设阈值时，说明产品的质量可以达到要求，则可以调整传输带速度、磨头气缸气压值、磨头电机转速等参数中的一个或多个，从而提高产品的抛光效率或/和节约电能等目的；当然，在比对结果达不到预设阈值时，说明产品的质量可能会不符合要求，则可以调整传输带速度、磨头气缸气压值、磨头电机转速等参数中的一个或多个，从而保证产品的质量。

基于上述原理，本发明主要为了抛光节能控制系统主要用于在一定的产品产量基础上，在产品达到质量要求的前提下，尽可能降低用电量，节约能耗。

具体地，请参照图1所示，所述抛光节能控制系统主要包括：阀门调节器、电机驱动控制器、摄像头以及SCADA系统。其中，阀门调节器用于驱动所述磨头气缸；电机驱动控制器用于驱动所述磨头电机，并获取所述磨头电机的转速；摄像头用于采集三个工序中的抛光图像；SCADA系统用于接收所述抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。

在粗抛工序，从图2所示影像图片可发现有磨头冲击撞击瓷砖表面留下的冲击坑痕迹，说明粗抛过程中磨头的冲击破碎过程占主要作用；中抛工序，从图3所示中看出仍可发现明显的冲击坑痕迹，说明中抛工序前半阶段仍是冲击破碎为主要作用，后半阶段即为冲击破碎与回旋切削共同作用的结果；而精抛工序，从图4可以看出，基本不见冲击压碎造成的坑洞，而且瓷砖表面接近光洁，有磨头螺旋式回转运动的痕迹，可见此阶段为回转切削为主的打磨运动。

为了增强冲击破碎作用，本控制系统采用60目-240目的金刚砂磨块增加压碎作用时磨粒的硬度与作用力。到中抛后半阶段以及精抛工序选择高目数精细磨粒的320目-1500目的磨块，以求在最短时间内达到磨削抛光的质量目标。

磨块选择方式如表1所示：

表1、模块目数表

每一个机位的工序都会对上一个机位打磨留下的磨削沟痕和坑位进行研磨，因此在抛光加工的过程中，磨块的粒度将会逐渐转细。而磨块的粒度选择的间隔非常重要。如果磨块粒度间隔过大，那么在下一个机位的打磨将难以去除上一个机位做成的研磨坑痕；如果磨块粒度间隔过小，那么将会难以在有限的加工工序和时间内达到抛光的质量和产量要求。因此，本控制方法提出了一种适合整体节能与高效控制的磨块选择方式，并且作为控制系统的一个必要前提。

粗抛工序由于是压碎冲击作用显著的阶段，所以磨块选择进行了以60粒度开始，期间进行三次粒度提升，每次粒数提升20-40目左右，不采用更高粒度的磨块是为了充分在粗抛工序将大的凸面和上一工序造成的冲击坑磨削移平。

中抛工序是压碎冲击与回旋切削合力作用的阶段，也是抛光的核心阶段，只选择三种粒数，每种粒数磨块的加工机位增多并且粒数间隔更大，让瓷砖充分达到每种磨料粒径的要求；到最后的6个工序，由于磨头的冲击压碎作用已经充分发挥，改为采用320目的弹性磨块，更加强调磨粒的精细与弹性，令砖块进入真正的快速提升光泽度的阶段。

精抛是以回旋打磨为主要作用的工序，也是快速提升砖块光泽度和质量的核心阶段；此阶段的磨块粒度进行了四次提升，每次粒度的提升都在200目-400目之间，快速地提升粒度是为了让砖块在最后阶段能够迅速地回旋打磨瓷砖表面，达到生产质量目标。

本控制系统使用的永磁电机来替代现有的三相异步电机，能够使磨头电机工作的效率提高，并且能在0-2000r/min的转速范围内进行无级调节，同时兼具有内置监控，能够将电机实时运行的功率、电流、电压、转速、温度等核心数据传送至数据处理中心，为实现抛光生产中的节能生产提供了可能性。永磁电机通过电机驱动控制器进行驱动，通过SCADA系统向电机驱动控制器发送指令信息，进行调整永磁电机的转速。

SCADA系统是我们监控电机核心数据、抛光线机组、磨头气压阀以及传动皮带，和进行数据分析和电机控制信号处理的核心系统。在本控制方法中，需要使用下列监控设备并传送到SCADA中心处理数据并反馈控制信号：

1.永磁电机的驱动控制器将电机运行的转速、功率、电压、电流、温度等核心数据发送到SCADA数据处理中心；

2.通过安装压力传感器探头对磨头气缸的气压值进行检测。压力传感器探头安装在磨头气缸的气压阀门处，每0.2ms发送一个4-20mA的电流值到压力采集板上，在压力采集板上经过250Ω的下拉电阻后处理成1V-5V的电压信号，再发送到收集数据的RTU端机上。分别在粗抛、中抛和精抛生产线的控制箱上各安装一台RTU端机，每台RTU端基收集线下的20个压力采集板返回的电压信号，并发送到SCADA数据系统；由SCADA系统数据转化电压数据为0-0.6MPA的气压值。

3.分别在粗抛、中抛和精抛的传输带皮带轮上贴一块红外线反光膜，在外侧安装红外线检测仪对准反光膜进行皮带轮位移的线速度测量，以测得传输带运送速度S(m/s)；并且将数据信号发送至RTU端机，由RTU端机将传输带速度发送到SCADA数据系统进行分析计算。

分别在粗抛、中抛和精抛生产线上，每个磨块粒数提升(即相邻抛光阶段之间)的两台机位之间的中心线位置，以及每个抛光工序的最后一台电机的磨头中心轴位置，安装扫描电镜摄像头(SEM，又称扫描电子显微镜)，并在平行于传输带运送方向上距离扫描电镜摄像头400mm的位置安装一对红外线感应器，当瓷砖的边缘到达红外线感应器并触发信号时，说明扫描电镜的摄像头已对准瓷砖的几何中心位置，此时红外线感应器将发出信号至电镜摄像头的控制器上并触发拍摄影像。扫描电镜摄像头拍摄的影像将通过通讯模块传送到SCADA系统，与系统内储存的大数据图像进行比对分析。每个安装电镜的位置以及粗中精抛的末端作为一个控制点，在此控制点上安装接收信号并通讯的RTU端机，向其所涵括的电机发送转速调节信号以及向相应的阀门发送增减气压信号。安装扫描电镜摄像头和控制点的位置如表2所示。

表2、扫描电镜摄像头和控制点的位置表

特别地，电镜影像的比对模型运算方式如下：当红外线感应器被触发时，摄像头在通过传输带的瓷砖面上正对其几何中心位置采集30mm*30mm的正方形图像数据，并发送到SCADA系统运用比对模型运算。运算时首先对图像进行灰度化处理，每个像素点就有唯一的一个灰度数值。将图像灰度化处理的原因是为了减少运算量。原彩色图像每个像素点有RGB三个颜色通道，每个通道的数据范围在0-255，如果不转化为灰度图像，每个像素点的RGB颜色将会有255的三次方(即255*255*255)种不同组合，将会大大减慢运算速度。将图像进行灰度化处理后，每个像素点只有唯一的灰度数值表示，能大大减少运算工作量。同时，灰度值高的像素点说明亮度较高，表明该像素点所在位置的瓷砖表面较为凸起；而灰度值较低的像素点位置说明该处瓷砖表面呈内凹。在图像上的等距位置选取16个采样点。

16个采样点组成的图像样本生成一个该图像的像素点矩阵，定义标准合格的瓷砖图像矩阵为m(x,y)，而在生产过程中生成的图像点矩阵为f(x,y)，基于图像标识哈希算法建立图像相似度运算模型，去分析计算m(x,y)与f(x,y)的图像相似度。图像相似度R(i,j)的运算公式如下：

当两张图像的相似度数值大于0.8时，代表两图像的匹配度达到80％以上，说明该阶段瓷砖抛光能够达到生产光泽和颗粒度要求。如果相似度数值R小于0.8时，则发出相应的控制指令指示转速和压力调整。

需要说明的是：抛光图像和样本图像的采样点数相同，且位置相匹配，即将样本图像放大至抛光图像的大小时，两个图像上采样点应该重合。

实施例2

实施例2提供一种抛光节能控制方法，抛光为对目标抛光体进行打磨切削的工序，抛光过程包括粗抛、中抛以及精抛三个工序，所述抛光的设备包括磨头、带动磨头转动的磨头电机、驱动磨头下压的磨头气缸以及安装于磨头上的磨块，每个抛光工序均包括多组抛光设备。请参照图5所示，抛光节能控制方法包括以下步骤：

S110、向每个阀门调节器发送第一信号，以使每个磨头气缸输出对应的预设气压值；向每个电机驱动控制器发送第二信号，以使每个磨头电机输出对应的预设转速；

S120、接收摄像头对目标抛光体进行拍照获取的抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。

在一个优选的实施例中，所述粗抛、中抛以及精抛工序均包括多个抛光阶段，各个抛光阶段内磨块的目数相同，且沿所述目标抛光体运行的方向磨块的目数逐渐增加；其中：

粗抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第一预设目数；中抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第二预设目数；精抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第三预设目数；所述第二预设目数大于第一预设目数，且小于第三预设目数。

在一个优选的实施例中，每个抛光工序中相邻抛光阶段之间的机位中心线位置以及每个抛光工序最后一个抛光设备的磨头中心轴位置均设置有摄像头，所述摄像头为扫描电镜摄像头；

获取每个位置电镜摄像头采集的抛光图像，并将所述抛光图像与对应位置预设的样本图像进行比对。

特别地，将所述抛光图像与对应位置预设的样本图像进行比对通过如下的比对模型运算方式：当红外线感应器被触发时，摄像头在通过传输带的瓷砖面上正对其几何中心位置采集30mm*30mm的正方形图像数据，并发送到SCADA系统运用比对模型运算。运算时首先对图像进行灰度化处理，每个像素点就有唯一的一个灰度数值。将图像灰度化处理的原因是为了减少运算量。原彩色图像每个像素点有RGB三个颜色通道，每个通道的数据范围在0-255，如果不转化为灰度图像，每个像素点的RGB颜色将会有255的三次方(即255*255*255)种不同组合，将会大大减慢运算速度。将图像进行灰度化处理后，每个像素点只有唯一的灰度数值表示，能大大减少运算工作量。同时，灰度值高的像素点说明亮度较高，表明该像素点所在位置的瓷砖表面较为凸起；而灰度值较低的像素点位置说明该处瓷砖表面呈内凹。在图像上的等距位置选取16个采样点。

16个采样点组成的图像样本生成一个该图像的像素点矩阵，定义标准合格的瓷砖图像矩阵为m(x,y)，而在生产过程中生成的图像点矩阵为f(x,y)，基于图像标识哈希算法建立图像相似度运算模型，去分析计算m(x,y)与f(x,y)的图像相似度。图像相似度R(i,j)的运算公式如下：

当两张图像的相似度数值大于0.8时，代表两图像的匹配度达到80％以上，说明该阶段瓷砖抛光能够达到生产光泽和颗粒度要求。如果相似度数值R小于0.8时，则发出相应的控制指令指示转速和压力调整，控制指令如下所示：

粗抛工序，瓷砖处于冲击压碎的有效阶段，此阶段提高气缸气压，同时将电机的转速降低能够弥补提升气压所带来的耗电增加。所以设定粗抛工序的气压值为0.3MPA水平，此时电机转速从额定转速1480r/min开始，在每个控制点进行动态减转速调节。具体方式为，SCADA系统输入现时传输带的传送速度S，每个控制点返回对抛光中的瓷砖捕捉的电镜影像，与系统数据库内储存的该控制点的合格瓷砖样本进行比对，当匹配率达到80％以上视为该工位上的抛光质量合格；控制点收到返回的质量合格信号后，再发出下调电机转速50r/min的驱动信号到所控制的电机机位的控制器上；控制点再下一次收到影像信号，如抛光质量不合格，则发出调高电机转速50r/min的指令；如质量合格，再发出调低电机转速50r/min的指令，如此循环，直到在每个控制点的电机转速能够取得质量生产合格时的最低值。

特别地，粗抛工序气缸的气压值取值为0.3MPA，是由于气压值低于0.3MPA时，磨头吃入瓷砖的深度不足以产生足够的压强来压碎瓷砖粗糙表面的凸面，不符合本阶段以冲击压碎为主要作用的目标；气压值高于0.3MPA时，瓷砖的吃入深度加深了，却未必都能转化为磨削瓷砖粗糙表面的有用功，由于瓷砖与磨头已经充分接触，再加大气压只会转化为磨粒表面与瓷砖表面的热能，导致能量损失，并且容易损坏磨头与磨块，不利于生产。

特别地，选择每次50r/min的幅度调节电机转速，是由于如果增减量小于50r/min，对节电和生产质量的提升的影响非常不显著，要达到理想的控制效果需要进行非常多次数的调整，不利于更快而高质地完成生产目标；大于50r/min，电机的转速提升过快，容易造成瓷砖表面过于深重的冲击坑和磨削痕迹，亦不利于对转速和气压进行精细化的匹配调整。

中抛工序，瓷砖处于冲击压碎与回转切削的综合作用阶段，也是抛光的中间核心阶段。此前阐述过增大0.05MPA的气压所带来的耗能增量为增加50r/min的转速的两倍，因此本阶段尽量调低压力，将转速升高是有效的节能降耗生产手段。此阶段将电机转速设为1600r/min，起始气压值调为0.15MPA，并且通过SCADA系统数据分析对气缸气压值进行动态调整。具体方式为，SCADA系统输入现时传输带的传送速度S，每个控制点返回对抛光中的瓷砖捕捉的电镜影像，与系统数据库内储存的该控制点的合格瓷砖样本进行比对，当匹配率达到80％以上视为该工位上的抛光质量合格；控制点收到返回的质量合格信号后，再发出下调气缸气压0.05MPA的控制信号到所控制的压力阀门上；控制点再下一次收到影像信号，如抛光质量不合格，则发出调高气压值0.05MPA的指令；如质量合格，再发出调低气压值0.05MPA的指令，如此循环，直到在每个控制点的气压值能够取得质量生产合格时的最低值。

特别地，中抛工序将气压保持在0.15MPA，是由于这是磨头接触面能吃入瓷砖并产生研磨效果的最低气压值。气压高于0.15MPA，磨面吃入瓷砖的深度过深，电耗增加；气压低于0.15MPA，磨面与瓷砖表面没有适当的接触深度，打磨效率过低。

特别地，将气压的增减量定在0.05MPA，是由于如果增减量低于0.05MPA，气压的改变量不显著，不能从影像信号中充分反映控制措施的作用；如果增减量高于0.05MPA，气压的改变量过大，容易导致瓷砖表面产生较深的磨削痕迹，以及电耗增加过大。

特别地，电机的转速设为1600r/min，是由于高于1600r/min，电机的转速过高会导致磨头机械和传输带皮带收到较大压力，长期工作下可能会发热和超负荷；低于1600r/min，对提升打磨效率和节电耗能效果不够显著。

精抛工序，瓷砖处于回转切削作用的阶段，并且也是整个抛光工序的最后阶段，目标是要尽快达到抛光质量目标，提升光泽度，并且减少返抛率。因此，气压值调整为0.25MPA，电机起始转速设为转速1600r/min，并且通过SCADA系统动态降低电机转速，取得电机在0.25MPA压力值的情况下采用最低转速务求以最快速度提升光泽度，减少返抛率，完成生产目标。具体方式为，SCADA系统输入现时传输带的传送速度S，每个控制点返回对抛光中的瓷砖捕捉的电镜影像，与系统数据库内储存的该控制点的合格瓷砖样本进行比对，当匹配率达到80％以上视为该工位上的抛光质量合格；控制点收到返回的质量合格信号后，再发出下调电机转速50r/min的驱动信号到所控制的电机机位的控制器上；控制点再下一次收到影像信号，如抛光质量不合格，则发出调高电机转速50r/min的指令；如质量合格，再发出调低电机转速50r/min的指令，如此循环，直到在每个控制点的电机转速能够取得质量生产合格时的最低值。

特别地，精抛工序气压调节为0.25MPA，是由于大于0.25MPA时，磨头磨面吃入瓷砖的表面过深，超过了回转磨削作用所需的必要深度；低于0.25MPA时，磨块未与瓷砖表面充分接触，不利于短时间内快速达到打磨目标。

本发明以800*800*15mm的标准瓷砖规格生产为例，瓷砖主要成分为石英、长石等，吸水率＜0.5％，莫氏硬度≥6，用此来进行现有(异步电机运行数据)抛光工序与本发明(永磁电机运行数据)抛光工序的比对，进而体现本发明的有益效果，比对过程如表3-5所示。

表3、现有粗抛与本发明粗抛工序的比对表

表4、现有中抛与本发明中抛工序的比对表

表5、现有精抛与本发明精抛工序的比对表

由表3-5可以看出，采用本发明的抛光节能控制系统及方法，可以在同样的抛光效率的情况下，在保证产品质量的同时，节约电能约25％左右。

上述实施方式仅为本发明实施例的优选实施例方式，不能以此来限定本发明实施例保护的范围，本领域的技术人员在本发明实施例的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明实施例所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种抛光节能控制系统，所述抛光为对目标抛光体进行打磨切削的工序，抛光过程包括粗抛、中抛以及精抛三个工序，所述抛光的设备包括磨头、带动磨头转动的磨头电机、驱动磨头下压的磨头气缸以及安装于磨头上的磨块，每个抛光工序均包括多组抛光设备；其特征在于，所述抛光节能控制系统包括：

阀门调节器，用于驱动所述磨头气缸；

电机驱动控制器，用于驱动所述磨头电机，并获取所述磨头电机的转速；

摄像头，用于采集三个工序中的抛光图像；

SCADA系统，用于接收所述抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。

2.如权利要求1所述的抛光节能控制系统，其特征在于，所述粗抛、中抛以及精抛工序均包括多个抛光阶段，各个抛光阶段内磨块的目数相同，且沿所述目标抛光体运行的方向磨块的目数逐渐增加；其中：

粗抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第一预设目数；中抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第二预设目数；精抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第三预设目数；所述第二预设目数大于第一预设目数，且小于第三预设目数。

3.如权利要求2所述的抛光节能控制系统，其特征在于，所述粗抛工序包括四个抛光阶段，所述四个抛光阶段的磨块依次为60目金刚砂磨块、80目金刚砂磨块、120目金刚砂磨块以及150目金刚砂磨块；所述中抛工序包括三个抛光阶段，所述三个抛光阶段的磨块依次为180目金刚砂磨块、240目金刚砂磨块、320目普通弹性磨块；所述精抛工序包括五个抛光阶段，所述五个抛光阶段的磨块依次为400目普通弹性磨块、800目普通弹性磨块、1000目普通弹性磨块、1200目普通弹性磨块、1500目普通弹性磨块。

4.如权利要求2所述的抛光节能控制系统，其特征在于，每个抛光工序中相邻抛光阶段之间的机位中心线位置以及每个抛光工序最后一个抛光设备的磨头中心轴位置均设置有摄像头，所述摄像头为扫描电镜摄像头。

5.如权利要求4所述的抛光节能控制系统，其特征在于，所述抛光节能控制系统还包括有红外线感应器，所述红外线感应器平行于所述目标抛光体的运行方向，每对红外线感应器对应一个扫描电镜摄像头，所述红外线感应器的输出端连接至所述SCADA系统，以在红外线感应器感应目标抛光体经过时，通过SCADA系统控制扫描电镜摄像头进行拍照，且拍照获取的抛光图像为目标抛光体的中心位置。

6.一种抛光节能控制方法，所述抛光为对目标抛光体进行打磨切削的工序，抛光过程包括粗抛、中抛以及精抛三个工序，所述抛光的设备包括磨头、带动磨头转动的磨头电机、驱动磨头下压的磨头气缸以及安装于磨头上的磨块，每个抛光工序均包括多组抛光设备；其特征在于，所述抛光节能控制方法包括以下步骤：

向每个阀门调节器发送第一信号，以使每个磨头气缸输出对应的预设气压值；向每个电机驱动控制器发送第二信号，以使每个磨头电机输出对应的预设转速；

接收摄像头对目标抛光体进行拍照获取的抛光图像，并将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，并根据比对结果通过电机驱动控制器调节磨头电机的转速或/和通过阀门调节器调节磨头气缸的气压值。

7.如权利要求6所述的抛光节能控制方法，其特征在于，所述粗抛、中抛以及精抛工序均包括多个抛光阶段，各个抛光阶段内磨块的目数相同，且沿所述目标抛光体运行的方向磨块的目数逐渐增加；其中：

粗抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第一预设目数；中抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第二预设目数；精抛工序中相邻两个抛光阶段的磨块的目数之间的差值为第三预设目数；所述第二预设目数大于第一预设目数，且小于第三预设目数。

8.如权利要求7所述的抛光节能控制方法，其特征在于，每个抛光工序中相邻抛光阶段之间的机位中心线位置以及每个抛光工序最后一个抛光设备的磨头中心轴位置均设置有摄像头，所述摄像头为扫描电镜摄像头；

获取每个位置电镜摄像头采集的抛光图像，并将所述抛光图像与对应位置预设的样本图像进行比对：

在粗抛工序，磨头气缸输出的预设气压值为0.3MPA，磨头电机输出的预设转速为1480r/min；如果粗抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果满足预设阈值，则调低磨头电机的转速，调低值为50r/min；如果粗抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果不满足预设阈值，则调高磨头电机的转速，调高值为50r/min；

在中抛工序中，磨头气缸输出的预设气压值为0.15MPA，磨头电机输出的预设转速为1600r/min；如果中抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果满足预设阈值，则调低磨头气缸的气压值，调低值为0.05MPA；如果中抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果不满足预设阈值，则调高磨头气缸的气压值，调高值为0.05MPA；

在精抛工序，磨头气缸输出的预设气压值为0.25MPA，磨头电机输出的预设转速为1600r/min；如果精抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果满足预设阈值，则调低磨头电机的转速，调低值为50r/min；如果精抛工序中，抛光图像与对应位置预设的样本图像的比对结果不满足预设阈值，则调高磨头电机的转速，调高值为50r/min。

9.如权利要求8所述的抛光节能控制方法，其特征在于，所述将所述抛光图像与预设的样本图像进行比对，包括：

将样本图像进行灰度化处理，得到处理后的样本图像，在处理后的样本图像上选取多个第一采样点，相邻第一采样点间的距离相等，按照顺序将该多个第一采样点构建样本像素点矩阵，记为m(x，y)；所述样本图像为目标抛光体中心位置的大小为20mm*20mm的正方形图像；

获取抛光图像，所述抛光图像为目标抛光体中心位置的大小为30mm*30mm的正方形图像，并将所述抛光图像进行灰度化处理，得到的处理后的抛光图像，在处理后的抛光图像上选取多个第二采样点，所述第二采样点与第一采样点的位置相匹配，按照顺序将该多个第二采样点构建抛光像素点矩阵，记为f(x，y)；

将抛光像素点矩阵f(x，y)与对应位置预设的样本像素点矩阵m(x，y)通过哈希算法计算二者的图片相似度；如果二者的图片相似度大于或等于80％，则比对结果满足预设阈值，如果二者的图片相似度小于80％，则比对结果不满足预设阈值。

10.如权利要求8所述的抛光节能控制方法，其特征在于，在粗抛工序中，如果比对结果均满足预设阈值，则一直调低磨头电机的转速，调低值均为50r/min，直至磨头电机的转速达到第一预设最低值后，并以所述第一预设最低值运行；在中抛工序中，如果比对结果均满足预设阈值，则一直调低磨头气缸的气压值，调低值为0.05MPA，直至磨头气缸的气压值达到第二预设最低值后，并以所述第二预设最低值运行；在精抛工序中，如果比对结果均满足预设阈值，则一直调低磨头电机的转速，调低值均为50r/min，直至磨头电机的转速达到第三预设最低值后，并以所述第三预设最低值运行。

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