CN111284143A - 一种热钢坯激光打码系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热钢坯激光打码系统及方法，该系统包括上位机，传感检测模块，主控制器，机器人控制器，机器人，激光发生模块，距离传感器，传送带和传送带控制器，上位机用于获取工厂生产计划信息，主控制器用于通过传感检测模块检测钢坯到位信息，通过距离传感器检测钢坯端面和激光发生模块的垂直距离，通过机器人控制器控制机器人动作，以及通过传送带控制器控制传送带启停。当两个距离传感器反馈的数据相等时，机器人控制器控制机器人根据待喷字符轨迹运动，进而带动激光发生器运动，完成字符喷码。本发明采用激光打码，避免了高温涂料堵塞喷嘴，减少了高温涂料和进口喷嘴的成本，对于降低钢厂生产成本具有十分重要的意义。

Description

一种热钢坯激光打码系统及方法
技术领域
本发明涉及钢铁工业生产技术领域，尤其是涉及一种热钢坯激光打码系统及方法。
背景技术
随着科学技术的进步与发展，机器人在生活中的应用也越来越广泛，尤其在工业生产领域，各种功能的机器人层出不穷。在钢铁行业中，为了使生产的产品具有可追溯性，通常对钢坯、钢板、带钢等产品进行标识。目前广泛采用的有人工标记和机器喷码两种方式。
人工喷码是指钢坯在离开冷床前，由工人利用喷枪，在钢坯端面喷上生产信息。热钢坯在冷床上时的表面温度高达400-900度，在喷涂过程中，工人距离钢坯较近，因此工作环境十分恶劣，且具有很大的危险性；喷涂效果不均匀，效率低下。此外，工人需要对每一根热钢坯都进行喷绘，劳动强度高。
机器喷码也是目前一些钢厂开始采用的钢材标记形式。机器喷码是利用泵将高温涂料打到涂料喷嘴，通过控制相关阀体，实现喷嘴开闭，形成高压水柱；阀体和喷嘴安装在机器人关节末端，通过机器人运动和阀体开闭配合，实现在钢坯表面喷码。由于钢坯端面较小，为了能够喷涂足够的有效信息，喷码字符不宜过大，通常喷嘴直径在0.3-0.5毫米。这就对喷嘴加工提出了更高的要求，目前高精度的喷嘴只能依靠进口，成本较高。由于喷嘴口径小，如果高温涂料中颗粒不均匀或者含有杂质，极易造成喷嘴堵塞，影响生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热钢坯激光打码系统及方法，采用激光喷码，实现热钢坯的高精度打码。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明实施例一方面提供一种热钢坯激光打码系统，包括上位机，传感检测模块，主控制器，机器人控制器，机器人，激光发生模块，距离传感器，传送带和传送带控制器；
所述上位机与工厂生产计划信息通过企业资源计划ERP系统以TCP/IP的方式连接；
所述上位机和主控制器通过网线连接，所述主控制器通过Profinet接口与机器人控制器连接，所述机器人控制器通过线缆与机器人连接；
所述传感检测模块安装在传送带旁，通过信号线与主控制器连接；
所述激光发生模块安装在机器人的关节末端，且与主控制器连接；
所述距离传感器安装在激光发生器的前端上方，通过信号线与主控制器连接；
所述传送带控制器安装在传送带旁，通过信号线与主控制器相连。
进一步的，所述机器人控制器中预置有所有待喷字符的标准字库。
进一步的，所述距离传感器有两个。
本发明实施例另一方面提供一种热钢坯激光打码方法，包括：
前述的上位机获取工厂生产计划信息，控制所述的热钢坯激光打码系统初始化；
钢坯通过传送带在车间内转运，当钢坯传输到喷码工位时，触发传感检测模块；
传感检测模块将钢坯到位信息反馈到主控制器；
主控制器发送停止命令给传送带控制器，使传送带停止；同时发送机器人启动命令至机器人控制器；
机器人控制器控制机器人启动，机器人开始工作，运行到预先设定的工作点后发送机器人到位信号给主控制器；
主控制器获取到机器人到位信号后，发送测距命令至距离传感器；
距离传感器工作，检测钢坯端面和激光发生器的垂直距离，并将检测的垂直距离发送至主控制器；
主控制器根据两个距离传感器反馈的数据进行机器人姿态调整；
主控制器根据工厂生产计划信息，调用机器人控制器内的标准字库，生成待喷字符轨迹；
主控制器发送信号控制激光发生模块开启；同时发送信号至机器人控制器控制机器人根据待喷字符轨迹运动；
机器人根据待喷字符轨迹运动带动激光发生器运动，完成字符喷码。
进一步的，所述主控制器根据两个距离传感器反馈的数据进行机器人姿态调整，包括：
主控制器判断两个距离传感器反馈的数据是否相等，如果不相等，则发送姿态调整信号至机器人控制器，机器人控制器根据姿态调整信息对机器人各关节进行姿态调整，直到两个距离传感器反馈的数据相等，完成姿态调整。
进一步的，还包括：
喷码完成后，主控制器发送初始化命令至控制机器人控制器，控制机器人回到初始位。
进一步的，还包括：
机器人回到初始位后，主控制器发送开启命令至传送带控制器，开启传送带，钢坯继续向前转运，等待下次操作。
本发明所达到的有益效果为：
本发明提供一种热钢坯激光打码系统及方法，既解决了人工喷码劳动强度大、危险性高、效率低下的问题；也避免了高温涂料堵塞喷嘴，由于采用了激光打码，减少了高温涂料和进口喷嘴的成本，对于降低钢厂生产成本具有十分重要的意义，因此具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的热钢坯激光打码系统总体结构图；
图2是本发明的热钢坯激光打码系统工作原理图；
图3是距离传感器结构局部图；
图4是本发明的热钢坯激光打码系统工作流程图；
图5是本发明系统机器人字符轨迹生成过程。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参见图1和图2，本发明实施例一方面提供一种热钢坯激光打码系统，包括上位机1，传感检测模块2，主控制器3，机器人控制器4，机器人5，激光发生模块6，距离传感器7，传送带9和传送带控制器10。
工厂生产计划信息通过企业资源计划ERP系统以TCP/IP的方式与上位机1进行通信。
上位机1用于生产信息管理、设备远程控制和现场监控。
上位机1和主控制器3通过网线连接，主控制器3用于生产过程控制，通过传感检测模块2检测钢坯到位信息，通过距离传感器7检测钢坯端面和激光发生模块6的垂直距离，通过机器人控制器控制机器人动作，以及通过传送带控制器控制传送带启停。
主控制器3通过Profinet接口与机器人控制器4进行通信，机器人控制器4通过线缆与机器人5连接。
参见图2，传感检测模块2安装在传送带9旁，且与主控制器3连接。传感检测模块2用于检测钢坯8的位置，当检测到钢坯8位于喷码工位时，将检测到的钢坯到位信息反馈到主控制器3。
机器人控制器4根据主控制器3发送的姿态信息对机器人5各关节进行姿态调整，机器人控制器4还用于控制机器人状态初始化，以及控制机器人根据待喷字符轨迹运动。
机器人控制器4中还预置有所有待喷字符的标准字库，标准字库是根据钢铁行业要求预先开发完成。
机器人5用于在机器人控制器4的控制下进行运动，实现激光发生器6和钢坯8表面垂直，以及带动激光发生器6完成字符喷码。
参见图2，激光发生模块6安装在机器人5的关节末端，且与主控制器3连接。激光发生模块用于产生激光，在机器人的带动下在钢坯上进行字符喷码。
距离传感器7安装在激光发生器6的前端上方，且与主控制器3连接。距离传感器用于检测激光发生器6和钢坯8表面之间的垂直距离。
参见图3，距离传感器7有两个，距离传感器701和702均用于检测钢坯端面和激光发生器6的垂直距离，当两个距离传感器反馈的数据不相等时，主控制器发送姿态调整信息至机器人控制器，机器人控制器根据姿态调整信息对机器人5各关节进行姿态调整，使安装在机器人5关节末端的激光发生器6和钢坯8表面垂直。当两个距离传感器反馈的数据相等时，主控制器发送信号控制激光发生模块开启，同时发送字符喷码信号至机器人控制器，使机器人控制器控制机器人根据待喷字符轨迹运动。
钢坯8通过传送带9实现在车间转运，传送带控制器10安装在传送带旁，用于控制传送带启停，通过信号线与主控制器3相连。
基于上述系统，本发明实施例另一方面还提供一种热钢坯激光打码方法，参见图4，包括：
工厂生产计划信息通过ERP系统以TCP/IP的方式发送给上位机1，同时热钢坯激光打码系统完成初始化操作；
钢坯8通过传送带9在车间内进行转运，当钢坯8传输到喷码工位时，触发传感检测模块2；
传感检测模块2将钢坯到位信息反馈到主控制器3；
主控制器3发送停止命令给传送带控制器10，传送带控制器10接收到命令后使传送带9停止；同时发送机器人启动命令至机器人控制器4；
机器人控制器4控制机器人5启动，机器人5开始工作，运行到预先设定的工作点，机器人5停止，发送机器人到位信号给主控制器3；
主控制器3发送测距命令至距离传感器7；
距离传感器7工作，检测钢坯端面和激光发生器6的垂直距离，并将检测的垂直距离发送至主控制器3；
主控制器3判断两个距离传感器反馈的数据是否相等，如果两个距离传感器反馈的数据不相等，则发送姿态调整信号至机器人控制器4，机器人控制器根据姿态调整信息对机器人5各关节进行姿态调整，直到两个距离传感器反馈的数据相等，完成姿态调整；
参见图5，主控制器3根据ERP信息，调用机器人控制器内的标准字库，生成待喷字符轨迹；
主控制器3发送信号控制激光发生模块开启；机器人控制器控制机器人根据待喷字符轨迹运动；
机器人5根据待喷字符轨迹运动带动激光发生器6运动，完成字符喷码；
喷码完成后，发送信号至主控制器3，主控制器3发送初始化命令至控制机器人控制器4，控制机器人5回到初始位；
主控制器3发送开启命令至传送带控制器10，开启传送带9，钢坯8继续向前转运，等待下次操作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种热钢坯激光打码系统，其特征在于，包括上位机，传感检测模块，主控制器，机器人控制器，机器人，激光发生模块，距离传感器，传送带和传送带控制器；
所述上位机与工厂生产计划信息通过企业资源计划ERP系统以TCP/IP的方式连接；
所述上位机和主控制器通过网线连接，所述主控制器通过Profinet接口与机器人控制器连接，所述机器人控制器通过线缆与机器人连接；
所述传感检测模块安装在传送带旁，通过信号线与主控制器连接；
所述激光发生模块安装在机器人的关节末端，且与主控制器连接；
所述距离传感器安装在激光发生器的前端上方，通过信号线与主控制器连接；
所述传送带控制器安装在传送带旁，通过信号线与主控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种热钢坯激光打码系统，其特征在于，所述机器人控制器中预置有所有待喷字符的标准字库。
3.根据权利要求1所述的一种热钢坯激光打码系统，其特征在于，所述距离传感器有两个。
4.一种热钢坯激光打码方法，其特征在于，包括：
权利要求1至3任意一项所述的上位机获取工厂生产计划信息，控制权利要求1至3任意一项所述的热钢坯激光打码系统初始化；
钢坯通过传送带在车间内转运，当钢坯传输到喷码工位时，触发传感检测模块；
传感检测模块将钢坯到位信息反馈到主控制器；
主控制器发送停止命令给传送带控制器，使传送带停止；同时发送机器人启动命令至机器人控制器；
机器人控制器控制机器人启动，机器人开始工作，运行到预先设定的工作点后发送机器人到位信号给主控制器；
主控制器获取到机器人到位信号后，发送测距命令至距离传感器；
距离传感器工作，检测钢坯端面和激光发生器的垂直距离，并将检测的垂直距离发送至主控制器；
主控制器根据两个距离传感器反馈的数据进行机器人姿态调整；
主控制器根据工厂生产计划信息，调用机器人控制器内的标准字库，生成待喷字符轨迹；
主控制器发送信号控制激光发生模块开启；同时发送信号至机器人控制器控制机器人根据待喷字符轨迹运动；
机器人根据待喷字符轨迹运动带动激光发生器运动，完成字符喷码。
5.根据权利要求4所述的一种热钢坯激光打码方法，其特征在于，所述主控制器根据两个距离传感器反馈的数据进行机器人姿态调整，包括：
主控制器判断两个距离传感器反馈的数据是否相等，如果不相等，则发送姿态调整信号至机器人控制器，机器人控制器根据姿态调整信息对机器人各关节进行姿态调整，直到两个距离传感器反馈的数据相等，完成姿态调整。
6.根据权利要求4所述的一种热钢坯激光打码方法，其特征在于，还包括：
喷码完成后，主控制器发送初始化命令至机器人控制器，控制机器人回到初始位。
7.根据权利要求6所述的一种热钢坯激光打码方法，其特征在于，还包括：
机器人回到初始位后，主控制器发送开启命令至传送带控制器，开启传送带，钢坯继续向前转运，等待下次操作。
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