CN116060540A - 一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及房建工程钢筋加工技术领域，具体涉及一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线及工艺。本发明基于“设备围绕钢筋动、信息随着钢筋流”的研发思想，创新的提出了一种基于物联网的模块化智能钢筋加工工艺，同时提出了配套的钢筋加工生产线，所述钢筋加工生产线包括基于无人工厂的高性能钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和基于施工现场的高柔性多功能棒线钢筋一体弯曲设备，能够极大降低钢筋材料损耗，显著提升钢筋加工工效，大幅减少钢筋加工的人力需求，且加工质量有保障，加工信息可追溯。
Description
技术领域
本发明涉及房建工程钢筋加工技术领域，具体涉及一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线及工艺。
背景技术
钢筋作为土建工程的三大主材之一，其造价占工程总造价的30％以上，同时钢筋作为工程结构的主要受力单元，其施工质量关乎结构安全，在建筑施工中起着极其重要的作用。目前，钢结构、模板和混凝土等建筑主材均已实现了工厂化加工和商品化配送，唯有钢筋仍以现场零散加工为主，传统钢筋加工方式不仅需要劳务人员多、劳动强度大，而且存在原材损耗率高、环境形象差、管理困难等诸多问题。
近年来，业内也有不少关于钢筋集中加工与配送的应用探索，但是在房建施工领域都没有达到预期效果，究其原因，主要是由于房建工程钢筋型号、规格、尺寸和数量等方面的差异均较大，不适合采用传统的工业化批量加工方式，而且钢筋原材及半成品长度长、重量大，运输成本居高不下，现场点验与质量追溯困难重重，且由于现场没有加工设备，缺漏料情况下的应急响应不及时，严重影响施工进度。
同时，现有的房建工程领域的钢筋加工设备自动化水平低，协同性差，笨重不易转运；且钢筋加工管理过程信息化赋能不足，仍需人工分配加工任务及录入加工参数，无法准确追溯成型钢筋质量；另外，钢筋加工数据不能很好地收集，过往的经验数据没法很好地利用并指导后续加工。
因此，要实现钢筋的工厂化加工和商品化配送，研发具备高度柔性和经济实用的钢筋加工设备及生产线是解决问题的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线及工艺，能够极大降低钢筋材料损耗，显著提升钢筋加工工效，大幅减少钢筋加工的人力需求，且加工质量有保障，加工信息可追溯。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，包括设于工厂的钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和设于施工现场的多功能棒线钢筋一体弯曲设备；
所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备包括用于钢筋锯切断料加工的钢筋锯切装置7和用于钢筋剥肋滚丝加工的钢筋滚丝装置12，所述工厂前端设有磁吸上料装置3，工厂后端设有钢筋分拣装置13，工厂中部设有激光打标装置10和工厂视觉识别装置11；
所述多功能棒线钢筋一体弯曲设备包括用于钢筋棒材弯曲加工的棒材弯曲装置21和用于钢筋线材弯曲加工的线材弯曲装置28，所述施工现场设有现场视觉识别装置19；
所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和多功能棒线钢筋一体弯曲设备均与云管理平台进行通信。
进一步的，所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备还包括设于工厂前端的钢筋原料架1和钢筋分料架2以及设于工厂前端顶部的磁吸上料装置3，所述钢筋分料架2设于锯切上料辊道4侧部，所述钢筋分料架2与锯切上料辊道4之间设有钢筋翻料机构5，所述锯切上料辊道4与设于工厂中部的定尺送料机构6的一端相连，所述定尺送料机构6的另一端设有钢筋锯切装置7，所述钢筋锯切装置7后端设有锯切下料辊道8，所述锯切下料辊道8侧部设有剥肋滚丝辊道9，所述剥肋滚丝辊道9两端均设有钢筋滚丝装置12，所述剥肋滚丝辊道9靠近钢筋锯切装置7的一端设有激光打标装置10和工厂视觉识别装置11，所述工厂后端顶部设有钢筋分拣装置13，所述工厂后端两侧均设有钢筋分拣仓14。
进一步的，所述多功能棒线钢筋一体弯曲设备还包括设于施工现场的棒材原料架15和上料架16以及立式放线盘17，所述上料架16侧部设有上下料机械手18，所述上料架16设于现场送料机构20上部，所述上料架16的端部设有现场视觉识别装置19，所述上料架16上安装有多个棒材弯曲装置21，所述上料架16远离原料架15的一侧设有棒材成品料架22；
所述立式放线盘17侧部设有过线机构23和导线机构24，所述导线机构24相对的位置设有穿丝机构25，所述穿丝机构25依次连接有钢筋横调机构26、钢筋纵调机构27、线材切断装置31和线材弯曲装置28。
进一步的，所述磁吸上料装置3设于工厂前端的上料龙门架101上，所述上料龙门架101上设有上料桁架102，所述上料桁架102由上料电机103驱动沿所述上料龙门架101滑动；所述磁吸上料装置3由升降机构104和电磁铁105组成，所述升降机构104固定于所述上料桁架102上。
进一步的，所述钢筋分拣装置13设于工厂后端的分拣龙门架201上，所述分拣龙门架201上设有分拣桁架202，所述分拣桁架202由分拣电机203驱动沿所述分拣龙门架201滑动，所述分拣桁架202上设有滑轨204；所述钢筋分拣装置13由移动机构205和分拣夹钳206组成，所述移动机构205可沿所述滑轨204横向移动，所述分拣夹钳206可相对所述移动机构205纵向移动。
进一步的，所述钢筋锯切装置7侧部设有钢筋余料筐29，所述线材弯曲装置28侧部设有箍筋料筐30。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种基于物联网的智能钢筋加工工艺，基于如上所述的钢筋加工生产线，包括如下步骤：
S1，工厂端钢筋定尺锯切和滚丝加工；
S2，工厂端钢筋激光打标和识别分拣；
S3，施工现场钢筋棒材弯曲加工；
S4，施工现场钢筋线材弯曲加工；
S5，基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理。
其中，所述钢筋定尺锯切和滚丝加工的具体步骤如下：
S11，通过磁吸上料装置拾取钢筋原料架上的待加工钢筋置于钢筋分料架上，然后通过钢筋翻料机构将待加工钢筋送入锯切上料辊道；
S12，根据预设的钢筋锯切长度，通过定尺送料机构将所述待加工钢筋送至钢筋锯切装置下方的预设工位；
S13，通过钢筋锯切装置对所述待加工钢筋进行锯切断料加工；
S14，通过钢筋分拣装置将锯切加工后的钢筋从锯切下料辊道送至剥肋滚丝辊道；
S15，通过钢筋滚丝装置对所述锯切加工后的钢筋进行剥肋滚丝加工；
进一步的，所述钢筋激光打标和识别分拣的具体步骤如下：
S21，通过激光打标装置将所述云管理平台生成的钢筋编码刻蚀至滚丝加工后的钢筋端面；
S22，通过工厂视觉识别装置检验钢筋是否赋码成功，若检测发现钢筋未成功打标，则重复步骤S21～S22；
S23，通过钢筋分拣装置根据所述云管理平台发送的分拣信息将滚丝加工后的钢筋放入相应的钢筋分拣仓的分格内；
S24，当预设批次的钢筋加工完毕后，通过AGV将加工完毕的钢筋运送至分拣车上，所述分拣车上的钢筋由工厂端工人捆扎打包并悬挂标签后入库暂存；
S25，工厂端工人通过手持PDA接收所述云管理平台发送的配货信息，将对应批次的钢筋装车配送至施工现场。
进一步的，所述钢筋棒材弯曲加工的具体步骤如下：
S31，施工现场工人验收工厂端配送的钢筋并吊运至棒材原料架；
S32，通过上下料机械手将棒材原料架上待弯曲的钢筋棒材置于上料架上，并使所述钢筋棒材带有编码的端头朝向现场视觉识别装置；
S33，通过现场视觉识别装置识别当前钢筋棒材的编码信息，并与所述云管理平台通信获取当前钢筋棒材预设的弯曲成型信息；
S34，根据所述预设的弯曲成型信息，通过现场送料机构将所述钢筋棒材送至棒材弯曲装置上的预设工位，并通过棒材弯曲装置进行钢筋棒材弯曲加工；
S35，通过上下料机械手将弯曲加工后的钢筋棒材运至棒材成品料架；
进一步的，所述钢筋线材弯曲加工的具体步骤如下：
S41，通过现场塔吊将待弯曲的钢筋线材盘螺竖向放置在立式放线盘上；
S42，解捆所述钢筋线材盘螺，并将其端头依次穿过过线机构和导线机构后装入穿丝机构；
S43，通过穿丝机构将所述钢筋线材依次送入钢筋横调机构和钢筋纵调机构，并根据钢筋线材的直径进行钢筋线材矫直；
S44，通过线材弯曲装置配合计米轮，将所述钢筋线材按照预设长度进行弯曲加工；
S45，通过线材切断装置剪切弯曲加工后的钢筋线材；
S46，通过上下料机械手将弯曲加工后的钢筋线材放入箍筋料筐。
进一步的，所述基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理，具体包括如下步骤：
S51，将房建工程进度计划、钢筋需求计划和钢筋构件料单输入云管理平台；
S52，通过所述云管理平台对钢筋加工任务进行分析，将所述钢筋加工任务拆分重组，实现最优下料；
S53，所述云管理平台根据重组后的钢筋加工任务生成对应的钢筋编码信息、钢筋加工信息、钢筋分拣信息和钢筋批次信息，并存入数据库中；
S54，激光打标装置调取云管理平台生成的钢筋编码信息，并对每根加工的钢筋棒材进行编码打标；
S55，通过视觉识别装置将钢筋编码信息与所述云管理平台的数据库中信息进行比对，生成对应的钢筋加工指令、钢筋分拣指令和钢筋批次指令；
S56，所述云管理平台将所述指令发送给对应的执行设备。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、本申请提出了“工厂+现场”的创新钢筋加工模式，对钢筋断料锯切、剥肋滚丝、弯曲(弯箍)工艺进行有机地拆分重组，将易于实现批量化加工生产的断料工序、对成型质量要求严格的剥肋滚丝工序设置在工厂完成，有利于工厂标准化加工生产，且工效快，质量好，废料少；同时将弯曲(弯箍)工序设置在工地现场进行，既方便了材料运输与货物点验，又可以根据现场工程变化灵活调整加工任务。
2、本申请在钢筋加工领域首次引入了激光打标技术及视觉识别技术，通过对钢筋的刻蚀打标，为每根钢筋赋予唯一的身份信息，有利于全生命周期的质量管理及追踪溯源，通过CCD相机的视觉识别，实现钢筋加工参数的自动调取录入，免去了人工手动操作，为生产线的全自动化奠定了坚实的技术基础。
3、本申请通采用了物联网技术和云管理平台，将工厂端与现场端的钢筋加工工艺流程串联起来，实现了工艺信息集成与云端管控；工厂端运用优化下料算法，通过对多规格、小批量钢筋加工任务的分析和拆分、重组，求得钢筋加工下料最优解，最大程度降低钢筋加工损耗；现场端由于现场无棒材断料工序，施工现场使用的原材为定尺棒材和连续盘螺进行加工，施工现场无钢筋废料。
4、本申请的设备生产线自动化程度远高于现有的钢筋加工设备，且该工艺方法将工序进行了重新拆分，更适合工厂化批量加工生产，人均工效有了显著提升，且加工精度更高，质量有保障。
5、本申请无需改变钢筋验收方式，产业模式易推广，供给项目现场的钢筋原材为盘螺和已按需滚丝丝的定尺棒材，既方便了钢筋运输与货物点验，又降低了运输成本和验收难度。
6、本申请采用了设备模块化设计，拆装灵活易拓展、便于易转运，设备单个模块均不超过三米，且设计了结构及电路、网路的快拆/装接口，即可单独也可组合使用，且拆装、拓展、转运方便。
附图说明
图1为本发明钢筋锯切滚丝加工及分拣设备的主视图；
图2为本发明钢筋锯切滚丝加工及分拣设备的俯视图；
图3为本发明钢筋锯切滚丝加工及分拣设备的侧视图；
图4为本发明多功能棒线钢筋一体弯曲设备的主视图；
图5为本发明钢筋加工工艺的流程示意图；
图6为本发明基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理流程示意图。
图中：1、钢筋原料架；2、钢筋分料架；3、磁吸上料装置；4、锯切上料辊道；5、钢筋翻料机构；6、定尺送料机构；7、钢筋锯切装置；8、锯切下料辊道；9、剥肋滚丝辊道；10、激光打标装置；11、工厂视觉识别装置；12、钢筋滚丝装置；13、钢筋分拣装置；14、钢筋分拣仓；15、棒材原料架；16、上料架；17、立式放线盘；18、上下料机械手；19、现场视觉识别装置；20、现场送料机构；21、棒材弯曲装置；22、棒材成品料架；23、过线机构；24、导线机构；25、穿丝机构；26、钢筋横调机构；27、钢筋纵调机构；28、线材弯曲装置；29、钢筋余料筐；30、箍筋料筐；31、线材切断装置；101、上料龙门架；102、上料桁架；103、上料电机；104、升降机构；105、电磁铁；201、分拣龙门架；202、分拣桁架；203、分拣电机；204、滑轨；205、移动机构；206、分拣夹钳。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
一、一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线
本发明提供的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，包括设于工厂的钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和设于施工现场的多功能棒线钢筋一体弯曲设备，所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和多功能棒线钢筋一体弯曲设备均与云管理平台进行通信。
(1)工厂端钢筋锯切滚丝加工及分拣设备
如图1～2所示，所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备还包括设于工厂前端的钢筋原料架1和钢筋分料架2以及设于工厂前端顶部的磁吸上料装置3，所述钢筋分料架2设于锯切上料辊道4侧部，所述钢筋分料架2与锯切上料辊道4之间设有钢筋翻料机构5，所述锯切上料辊道4与设于工厂中部的定尺送料机构6的一端相连，所述定尺送料机构6的另一端设有钢筋锯切装置7，所述钢筋锯切装置7后端设有锯切下料辊道8，所述锯切下料辊道8侧部设有剥肋滚丝辊道9，所述剥肋滚丝辊道9两端均设有钢筋滚丝装置12，所述剥肋滚丝辊道9靠近钢筋锯切装置7的一端设有激光打标装置10(本实例中具体为激光打标器)和工厂视觉识别装置11(本实例中具体为CCD相机)，所述工厂后端顶部设有钢筋分拣装置13，所述工厂后端两侧均设有钢筋分拣仓14。
如图3所示，所述磁吸上料装置3设于工厂前端的上料龙门架101上，所述上料龙门架101上设有上料桁架102，所述上料桁架102由上料电机103驱动沿所述上料龙门架101滑动；所述磁吸上料装置3由升降机构104和电磁铁105组成，所述升降机构104固定于所述上料桁架102上。
进一步的，所述钢筋分拣装置13设于工厂后端的分拣龙门架201上，所述分拣龙门架201上设有分拣桁架202，所述分拣桁架202由分拣电机203驱动沿所述分拣龙门架201滑动，所述分拣桁架202上设有滑轨204；所述钢筋分拣装置13由移动机构205和分拣夹钳206组成，所述移动机构205可沿所述滑轨204横向移动，所述分拣夹钳206可相对所述移动机构205纵向移动。
进一步的，所述剥肋滚丝装置为成品的全自动剥肋滚丝机。
进一步的，所述激光打标装置及工厂视觉识别装置为成品的激光打标器和CCD相机，两者根据合适的工作距离并排错开摆放(激光打标距离和视觉识别距离有差异距离钢筋端面要前后错开)。
(2)施工现场端多功能棒线钢筋一体弯曲设备
如图4所示，所述多功能棒线钢筋一体弯曲设备还包括设于施工现场的棒材原料架15和上料架16以及立式放线盘17，所述上料架16侧部设有上下料机械手18，所述上料架16设于现场送料机构20上部，所述上料架16的端部设有现场视觉识别装置19，所述上料架16上安装有多个棒材弯曲装置21(本实例中具体为两端和中间共设有三个棒材弯曲装置)，所述上料架16远离原料架15的一侧设有棒材成品料架22；
所述立式放线盘17侧部设有过线机构23和导线机构24，所述导线机构24相对的位置设有穿丝机构25，所述穿丝机构25依次连接有钢筋横调机构26、钢筋纵调机构27、线材切断装置31和线材弯曲装置28。
进一步的，所述钢筋锯切装置7侧部设有钢筋余料筐29，所述线材弯曲装置28侧部设有箍筋料筐30。
二、一种基于物联网的智能钢筋加工工艺
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种基于物联网的智能钢筋加工工艺，基于如上所述的钢筋加工生产线，如图5所示，具体包括如下步骤：
S1，工厂端钢筋定尺锯切和滚丝加工；
S2，工厂端钢筋激光打标和识别分拣；
S3，施工现场钢筋棒材弯曲加工；
S4，施工现场钢筋线材弯曲加工；
S5，基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理。
进一步的，所述钢筋定尺锯切和滚丝加工，具体步骤如下：
S11，磁吸上料：通过磁吸上料装置拾取钢筋原料架上的单排钢筋置于钢筋分料架上，通过链轮带动链条转动将钢筋侧向送进，旋转上料盘转动，将钢筋逐根送入钢筋定尺送料装置；
S12，定尺送进：临近钢筋锯切装置一侧挡板升起，通过可送料夹钳夹紧钢筋，将钢筋端头与挡板顶紧，然后降下挡板，定尺送进钢筋至钢筋锯切装置处；
S13，钢筋锯切：前后两个固定夹钳将钢筋端头夹紧，冷切锯自动进给回退完成钢筋锯切；
S14，连续送进和夹紧转移：通过分拣装置实现连续送进：电机转动，将分拣桁架整体移动至锯切下料辊道上方，分料夹钳在滑轨上横移至预设工位后，通过升降机构降下夹钳，夹紧钢筋，分料夹钳同步横移，将钢筋向右侧送进，使钢筋左端位于锯切下料辊道预设工位；然后分拣桁架整体移动，分拣夹钳同步整体提升，分拣桁架整体移动至剥肋滚丝辊道上方，分拣机构同步降下，将钢筋放置在剥肋滚丝辊道上后，松开夹钳；
S15，剥肋滚丝：电机转动，辊子带动钢筋先向左送进，顶碰到剥肋刀前端挡板处时，挡板抬起，固定夹钳夹紧，通过剥肋滚丝机完成钢筋左端的剥肋滚丝；接下来固定夹钳松开，电机反转，钢筋向右送进，同左端加工步骤一致，完成右端剥肋套丝后松开夹钳。
进一步的，所述钢筋激光打标和识别分拣，具体步骤如下：
S21，激光打标：分拣桁架整体移动，分拣夹钳同步整体升降，移动到激光达标器前端时，激光打标器根据云管理平台算法生成的钢筋编码，将编码刻蚀到钢筋端面；
S22，视觉识别：分拣桁架整体移动，分拣夹钳同步整体升降，移动到CCD相机前端时，通过CCD相机检验钢筋是否赋码成功，如检测发现未成功打标，重复步骤S21和S22；
S23，钩料分拣：分拣桁架整体移动，分拣夹钳同步整体升降，将加工好的钢筋分规格放入相应的分拣仓的分格内；
S24，打包挂标：当该批次钢筋加工完毕后，可通过AGV更换左右两侧的分拣车，装满钢筋的分拣车由人工捆扎打包、并悬挂标签入库暂存；
S25，装车配送：工人通过配送单及手持PDA的自动指引配货上车。
进一步的，所述钢筋棒材弯曲加工，具体步骤如下：
S31，验收卸料：现场人工查数予以验收并吊运至现场钢筋存放区，存放时注意将不需弯曲钢筋与待弯曲钢筋区分存储；
S32，夹持上料：将待弯曲的棒材钢筋置于上料架上，棒材钢筋带有编码的端头统一朝向CCD相机一侧，然后通过机械手夹持单根钢筋置于弯曲工位上(此时钢筋位于弯曲心轴之间和夹钳中间)；
S33，视觉识别：CCD相机捕捉钢筋编码信息并回传控制系统，系统由编码信息可知钢筋需要弯曲成型的形状以及尺寸；
S34，钢筋弯曲：机械手夹紧钢筋，并根据获取的信息，左右移送钢筋到弯曲工位实现弯曲动作(弯曲轴旋转盘转动，钢筋靠紧弯曲心轴完成弯曲)；
S35，转移下料：弯曲完毕后，通过机械手将钢筋翻转到弯曲工位另一侧的存料架上打包成捆待用。
进一步的，所述钢筋线材弯曲加工，具体步骤如下：
S41，盘螺上料：通过塔吊将整卷盘螺竖向放置在立式放线架上；
S42，解捆上丝：解捆盘螺，找到钢筋端头分别通过过线机构、导线机构后并将其装入快速穿丝机构；
S43，牵引矫直：启动机器，压下轮根据钢筋直径自动压紧，各牵引及矫直轮组转动，牵引钢筋前进的同时将钢筋调直；
S44，计米弯曲：通过计米轮记录并计算钢筋伸出长度，弯曲轴在对应时间转动，达到弯曲钢筋的目的；
S45，钢筋切断：曲轴连杠压下活动刀完成钢筋剪切；
S46，转移下料：机械手拾取钢筋堆垛整齐后打包成捆待用。
如图6所示，通过云管理平台将工厂端与现场端的钢筋加工工艺流程串联起来，实现钢筋加工信息集成与云端管控。
工厂端：
云管理平台结合钢筋加工大数据对工厂阶段性加工任务(料单)中的钢筋规格和图形信息开展分析，通过基于云计算的钢筋优化下料技术将钢筋加工任务的拆分重组，并智能排产加工实现最优下料，同时对每根棒材钢筋进行编码，通过比对抓取钢筋的编码信息和数据库已分组钢筋构件的信息,运用机械臂实现钢筋的抓取和自动分拣，并打包成定尺棒材构件包。
现场端：
对定尺棒材端面的钢筋编码进行识别，云管理台收到回传的数据，对钢筋编码包含的加工信息进行解析传递给加工设备，实现定尺棒材钢筋的定尺输送和自动弯曲。
所述基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理，具体步骤如下：
S51，将房建工程进度计划、钢筋需求计划和钢筋构件料单输入云管理平台；
S52，通过所述云管理平台对钢筋加工任务进行分析，将所述钢筋加工任务拆分重组，实现最优下料；
S53，所述云管理平台根据重组后的钢筋加工任务生成对应的钢筋编码信息、钢筋加工信息、钢筋分拣信息和钢筋批次信息，并存入数据库中；
S54，激光打标装置调取云管理平台生成的钢筋编码信息，并对每根加工的钢筋棒材进行编码打标；
S55，通过视觉识别装置将钢筋编码信息与所述云管理平台的数据库中信息进行比对，生成对应的钢筋加工指令、钢筋分拣指令和钢筋批次指令；
S56，所述云管理平台将所述指令发送给对应的执行设备。
综上所述，采用本发明的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线及工艺：
(1)提出了“工厂+现场”的创新钢筋加工模式，对钢筋断料锯切、剥肋滚丝、弯曲(弯箍)工艺进行有机地拆分重组，将易于实现批量化加工生产的断料工序、对成型质量要求严格的剥肋滚丝工序设置在工厂完成，有利于工厂标准化加工生产，且工效快，质量好，废料少；同时将弯曲(弯箍)工序设置在工地现场进行，既方便了材料运输与货物点验，又可以根据现场工程变化灵活调整加工任务。
(2)在钢筋加工领域首次引入了激光打标技术及视觉识别技术，通过对钢筋的刻蚀打标，为每根钢筋赋予唯一的身份信息，有利于全生命周期的质量管理及追踪溯源，通过CCD相机的视觉识别，实现钢筋加工参数的自动调取录入，免去了人工手动操作，为生产线的全自动化奠定了坚实的技术基础。
(3)通采用了物联网技术和云管理平台，将工厂端与现场端的钢筋加工工艺流程串联起来，实现了工艺信息集成与云端管控；工厂端运用优化下料算法，通过对多规格、小批量钢筋加工任务的分析和拆分、重组，求得钢筋加工下料最优解，最大程度降低钢筋加工损耗；现场端由于现场无棒材断料工序，施工现场使用的原材为定尺棒材和连续盘螺进行加工，施工现场无钢筋废料。
(4)设备生产线自动化程度远高于现有的钢筋加工设备，且该工艺方法将工序进行了重新拆分，更适合工厂化批量加工生产，人均工效有了显著提升，且加工精度更高，质量有保障。
(5)无需改变钢筋验收方式，产业模式易推广，供给项目现场的钢筋原材为盘螺和已按需滚丝丝的定尺棒材，既方便了钢筋运输与货物点验，又降低了运输成本和验收难度。
(6)采用了设备模块化设计，拆装灵活易拓展、便于易转运，设备单个模块均不超过三米，且设计了结构及电路、网路的快拆/装接口，即可单独也可组合使用，且拆装、拓展、转运方便。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，其特征在于：包括设于工厂的钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和设于施工现场的多功能棒线钢筋一体弯曲设备；
所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备包括用于钢筋锯切断料加工的钢筋锯切装置(7)和用于钢筋剥肋滚丝加工的钢筋滚丝装置(12)，所述工厂前端设有磁吸上料装置(3)，工厂后端设有钢筋分拣装置(13)，工厂中部设有激光打标装置(10)和工厂视觉识别装置(11)；
所述多功能棒线钢筋一体弯曲设备包括用于钢筋棒材弯曲加工的棒材弯曲装置(21)和用于钢筋线材弯曲加工的线材弯曲装置(28)，所述施工现场设有现场视觉识别装置(19)；
所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备和多功能棒线钢筋一体弯曲设备均与云管理平台进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，其特征在于，所述钢筋锯切滚丝加工及分拣设备还包括设于工厂前端的钢筋原料架(1)和钢筋分料架(2)以及设于工厂前端顶部的磁吸上料装置(3)，所述钢筋分料架(2)设于锯切上料辊道(4)侧部，所述钢筋分料架(2)与锯切上料辊道(4)之间设有钢筋翻料机构(5)，所述锯切上料辊道(4)与设于工厂中部的定尺送料机构(6)的一端相连，所述定尺送料机构(6)的另一端设有钢筋锯切装置(7)，所述钢筋锯切装置(7)后端设有锯切下料辊道(8)，所述锯切下料辊道(8)侧部设有剥肋滚丝辊道(9)，所述剥肋滚丝辊道(9)两端均设有钢筋滚丝装置(12)，所述剥肋滚丝辊道(9)靠近钢筋锯切装置(7)的一端设有激光打标装置(10)和工厂视觉识别装置(11)，所述工厂后端顶部设有钢筋分拣装置(13)，所述工厂后端两侧均设有钢筋分拣仓(14)。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，其特征在于，所述多功能棒线钢筋一体弯曲设备还包括设于施工现场的棒材原料架(15)和上料架(16)以及立式放线盘(17)，所述上料架(16)侧部设有上下料机械手(18)，所述上料架(16)设于现场送料机构(20)上部，所述上料架(16)的端部设有现场视觉识别装置(19)，所述上料架(16)上安装有多个棒材弯曲装置(21)，所述上料架(16)远离原料架(15)的一侧设有棒材成品料架(22)；
所述立式放线盘(17)侧部设有过线机构(23)和导线机构(24)，所述导线机构(24)相对的位置设有穿丝机构(25)，所述穿丝机构(25)依次连接有钢筋横调机构(26)、钢筋纵调机构(27)、线材切断装置(31)和线材弯曲装置(28)。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，其特征在于，所述磁吸上料装置(3)设于工厂前端的上料龙门架(101)上，所述上料龙门架(101)上设有上料桁架(102)，所述上料桁架(102)由上料电机(103)驱动沿所述上料龙门架(101)滑动；所述磁吸上料装置(3)由升降机构(104)和电磁铁(105)组成，所述升降机构(104)固定于所述上料桁架(102)上。
5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，其特征在于，所述钢筋分拣装置(13)设于工厂后端的分拣龙门架(201)上，所述分拣龙门架(201)上设有分拣桁架(202)，所述分拣桁架(202)由分拣电机(203)驱动沿所述分拣龙门架(201)滑动，所述分拣桁架(202)上设有滑轨(204)；所述钢筋分拣装置(13)由移动机构(205)和分拣夹钳(206)组成，所述移动机构(205)可沿所述滑轨(204)横向移动，所述分拣夹钳(206)可相对所述移动机构(205)纵向移动。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线，其特征在于，所述钢筋锯切装置(7)侧部设有钢筋余料筐(29)，所述线材弯曲装置(28)侧部设有箍筋料筐(30)。
7.一种基于权利要求1～6任一项所述钢筋加工生产线的智能钢筋加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1，工厂端钢筋定尺锯切和滚丝加工；
S2，工厂端钢筋激光打标和识别分拣；
S3，施工现场钢筋棒材弯曲加工；
S4，施工现场钢筋线材弯曲加工；
S5，基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理。
8.根据权利要求7所述的智能钢筋加工工艺，其特征在于，所述钢筋定尺锯切和滚丝加工的具体步骤如下：
S11，通过磁吸上料装置拾取钢筋原料架上的待加工钢筋置于钢筋分料架上，然后通过钢筋翻料机构将待加工钢筋送入锯切上料辊道；
S12，根据预设的钢筋锯切长度，通过定尺送料机构将所述待加工钢筋送至钢筋锯切装置下方的预设工位；
S13，通过钢筋锯切装置对所述待加工钢筋进行锯切断料加工；
S14，通过钢筋分拣装置将锯切加工后的钢筋从锯切下料辊道送至剥肋滚丝辊道；
S15，通过钢筋滚丝装置对所述锯切加工后的钢筋进行剥肋滚丝加工；
所述钢筋激光打标和识别分拣的具体步骤如下：
S21，通过激光打标装置将云管理平台生成的钢筋编码刻蚀至滚丝加工后的钢筋端面；
S22，通过工厂视觉识别装置检验钢筋是否赋码成功，若检测发现钢筋未成功打标，则重复步骤S21～S22；
S23，通过钢筋分拣装置根据所述云管理平台发送的分拣信息将滚丝加工后的钢筋放入相应的钢筋分拣仓的分格内；
S24，当预设批次的钢筋加工完毕后，通过AGV将加工完毕的钢筋运送至分拣车上，所述分拣车上的钢筋由工厂端工人捆扎打包并悬挂标签后入库暂存；
S25，工厂端工人通过手持PDA接收所述云管理平台发送的配货信息，将对应批次的钢筋装车配送至施工现场。
9.根据权利要求7所述的智能钢筋加工工艺，其特征在于，所述钢筋棒材弯曲加工的具体步骤如下：
S31，施工现场工人验收工厂端配送的钢筋并吊运至棒材原料架；
S32，通过上下料机械手将棒材原料架上待弯曲的钢筋棒材置于上料架上，并使所述钢筋棒材带有编码的端头朝向现场视觉识别装置；
S33，通过现场视觉识别装置识别当前钢筋棒材的编码信息，并与所述云管理平台通信获取当前钢筋棒材预设的弯曲成型信息；
S34，根据所述预设的弯曲成型信息，通过现场送料机构将所述钢筋棒材送至棒材弯曲装置上的预设工位，并通过棒材弯曲装置进行钢筋棒材弯曲加工；
S35，通过上下料机械手将弯曲加工后的钢筋棒材运至棒材成品料架；
所述钢筋线材弯曲加工的具体步骤如下：
S41，通过现场塔吊将待弯曲的钢筋线材盘螺竖向放置在立式放线盘上；
S42，解捆所述钢筋线材盘螺，并将其端头依次穿过过线机构和导线机构后装入穿丝机构；
S43，通过穿丝机构将所述钢筋线材依次送入钢筋横调机构和钢筋纵调机构，并根据钢筋线材的直径进行钢筋线材矫直；
S44，通过线材弯曲装置配合计米轮，将所述钢筋线材按照预设长度进行弯曲加工；
S45，通过线材切断装置剪切弯曲加工后的钢筋线材；
S46，通过上下料机械手将弯曲加工后的钢筋线材放入箍筋料筐。
10.根据权利要求7所述的智能钢筋加工工艺，其特征在于，所述基于云管理平台的钢筋加工信息智能管理，具体包括如下步骤：
S51，将房建工程进度计划、钢筋需求计划和钢筋构件料单输入云管理平台；
S52，通过所述云管理平台对钢筋加工任务进行分析，将所述钢筋加工任务拆分重组，实现最优下料；
S53，所述云管理平台根据重组后的钢筋加工任务生成对应的钢筋编码信息、钢筋加工信息、钢筋分拣信息和钢筋批次信息，并存入数据库中；
S54，激光打标装置调取云管理平台生成的钢筋编码信息，并对每根加工的钢筋棒材进行编码打标；
S55，通过视觉识别装置将钢筋编码信息与所述云管理平台的数据库中信息进行比对，生成对应的钢筋加工指令、钢筋分拣指令和钢筋批次指令；
S56，所述云管理平台将所述指令发送给对应的执行设备。
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| CN202310041281.4A CN116060540A (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种基于物联网的模块化智能钢筋加工生产线及工艺 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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2023
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| CN117125430A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-11-28 | 中国建筑第四工程局有限公司 | 钢筋传送设备、云端建造工厂、钢筋传送方法 |
| CN117125430B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-02-20 | 中国建筑第四工程局有限公司 | 钢筋传送设备、云端建造工厂、钢筋传送方法 |
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