CN116174338A - 一种汽轮机叶片智能分选装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽轮机叶片智能分选装备，包括：总控制器以及分别与总控制器电连接的传送线、三维扫描装置、次品卸料机构、金属成分分析装置和激光打标机，三维扫描装置、次品卸料机构、金属成分分析装置和激光打标机沿传送线上产品流动方向依次分布在传送线上或一侧。本发明的有益效果为：以自动化分选缺陷产品替代人工，提高分选效率；可以根据缺陷判断结果，联动次品卸料机构将缺陷产品下线；可以解决不同材质汽轮机叶片的分选问题，以自动化分选替代人工，提高分选效率；将分选和激光打标自动化联动，实现分选打标一一对应，数据上传可追溯。

Description

一种汽轮机叶片智能分选装备及方法

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片分选领域，具体涉及一种汽轮机叶片智能分选装备及方法。

背景技术

汽轮机叶片是汽轮机发电机组的核心部件，其结构设计、几何形状、空气动力学性能等因素对机组的安全可靠性起决定性影响。

叶片的加工材料包括不锈钢、耐热钢及合金结构钢等若干种，不同金属成分组成的叶片运用场景不同。实际生产中容易出现几种不同材料制作的汽轮机叶片混合，对其元素进行高速分类，是目前汽轮机叶片制造厂亟需解决难点之一。

目前生产厂采用手持式WKX验钢镜进行手动检测，该仪器采用火花直读的方式进行元素测量，不仅对产品表面进行破坏，而且对元素只能进行目视定性和半定量分析，对于精确的元素含量唯有经验丰富的操作者通过比较法来才能判定，误差在百分之五以内，此外，通过人工手持式的测量方式效率慢、出错率高、对眼睛伤害大，每人每天只能检测2000件左右，且操作者需要长期处于弯腰驼背的姿势。

其次，叶片在生产后存在机械压划伤、锉刀痕迹及切割痕迹为代表的表面缺陷；产品局部尺寸、型线等尺寸方面不一致；标识字体大小及方向不一致。

目前以上外观检测均以人工肉眼观察的方式进行，检测效率及精确度受人为因素影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽轮机叶片智能分选装备及方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽轮机叶片智能分选装备，包括：总控制器以及分别与总控制器电连接的传送线、三维扫描装置、次品卸料机构、金属成分分析装置和激光打标机，三维扫描装置、次品卸料机构、金属成分分析装置和激光打标机沿传送线上产品流动方向依次分布在传送线上或一侧。

本发明的有益效果是：

1)以自动化分选缺陷产品替代人工，提高分选效率；

2)可以根据缺陷判断结果，联动次品卸料机构将缺陷产品下线；

3)可以解决不同材质汽轮机叶片的分选问题，以自动化分选替代人工，提高分选效率；

4)将分选和激光打标自动化联动，实现分选打标一一对应，数据上传可追溯。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，三维扫描装置包括：工业扫描仪和扫描仪控制器，工业扫描仪设在传送线上，工业扫描仪与扫描仪控制器电连接，扫描仪控制器与总控制器电连接。

进一步，工业扫描仪包括：蓝光光栅投影单元和两个工业CCD相机，两个工业CCD相机左右分布，蓝光光栅投影单元和两个工业CCD相机分别与扫描仪控制器电连接。

进一步，传送线上在三维扫描装置的扫描工位、金属成分分析装置的成分分析工位和激光打标机的打标工位均布置激光对射传感器和阻挡机构，激光对射传感器和阻挡机构分别与总控制器电连接。

采用上述进一步的有益效果为：当传送线上的汽轮机叶片进入扫描工位、成分分析工位或打标工位后将触发激光对射传感器，激光对射传感器将触发信号发送给总控制器，总控制器在获取该触发信号以后将控制阻挡机构动作，然后由阻挡机构阻挡传送线上的汽轮机叶片继续传送，以便开展后续扫描任务、成分分析任务或打标任务，在扫描、成分分析或打标结束以后，总控制器再控制阻挡机构复位，以让该汽轮机叶片离开该工位，待下一个汽轮机叶片进入该工位再触发激光对射传感器，便可重复上述操作。

进一步，次品卸料机构为布置在传送线一侧的卸料机器人，卸料机器人的机臂上设置夹爪；还包括：次品料箱，次品料箱布置在卸料机器人的一侧。

采用上述进一步的有益效果为：结构简单，可以高效对缺陷产品进行卸料。

进一步，还包括：上下料机器人，上下料机器人布置在传送线的上料口和下料口之间，上下料机器人的机臂上设置夹爪。

采用上述进一步的有益效果为：通过上下料机器人可以将待检测的汽轮机叶片送上传送线上，也可以将打标后的汽轮机叶片从传送线上取下，一机两用，节省成本。

进一步，还包括：待测料箱和成品料箱，待测料箱和成品料箱分别布置在上下料机器人的两侧。

采用上述进一步的有益效果为：待测料箱用于存放待检测的汽轮机叶片，而成品料箱则用于存放打标后的汽轮机叶片，集中收纳。

进一步，传送线为闭环式传送线，传送线上布置工件托盘。

采用上述进一步的有益效果为：工件托盘用于临时存放待检测的汽轮机叶片，避免待检测的汽轮机叶片直接与传送线接触，而造成在传送过程中损伤汽轮机叶片；此外，传送线为闭环式传送线，从而可以让工件托盘可以循环使用，而不用下线。

进一步，传送线上在上下料工位布置激光对射传感器和阻挡机构，激光对射传感器和阻挡机构分别与总控制器电连接。

采用上述进一步的有益效果为：当传送线上完成打标的汽轮机叶片进入上下料工位后将触发激光对射传感器，激光对射传感器将触发信号发送给总控制器，总控制器在获取该触发信号以后将控制阻挡机构动作，然后由阻挡机构阻挡传送线上的汽轮机叶片继续传送，以便上下料机器人对该汽轮机叶片进行卸料，在卸料结束以后，上下料机器人再将待检测的汽轮机叶片投入传送线上，总控制器再控制阻挡机构复位，以让待检测的汽轮机叶片离开该工位，待下一个完成打标的汽轮机叶片进入该工位再触发激光对射传感器，便可重复上述操作。

进一步，激光打标机的激光打标头中具有振镜。

采用上述进一步的有益效果为：激光打标机在收到打标指令以后，激光打标机中的激光器将输出高能激光，并将激光传输到激光打标头中，借助激光打标头中振镜的高频摆动以改变激光的传输路径，从而实现不同字体或图样的打标。

基于上述技术方案，本发明还提供一种汽轮机叶片智能分选方法，包括如下步骤：

S01、传送线将待检测汽轮机叶片传送向三维扫描装置；

S02、三维扫描装置对该汽轮机叶片进行扫描，以生成该汽轮机叶片的网格数据；

S03、根据该汽轮机叶片的网格数据判断该汽轮机叶片是否存在缺陷，若存在，则由次品卸料机构将其下线，若不存在，则进入S04；

S04、传送线继续将不存在缺陷的汽轮机叶片传送向金属成分分析装置；

S05、金属成分分析装置确定汽轮机叶片所含成分数据；

S06、根据汽轮机叶片所含成分数据确定汽轮机叶片的类别；

S07、传送线将确定类别的汽轮机叶片传送向激光打标机；

S08、根据汽轮机叶片的类别确定打标编码，并由激光打标机将对应编码打在汽轮机叶片上；

S09、成品下线。

采用上述进一步的有益效果为：

1)以自动化分选缺陷产品替代人工，提高分选效率；

2)可以根据缺陷判断结果，联动次品卸料机构将缺陷产品下线；

3)可以解决不同材质汽轮机叶片的分选问题，以自动化分选替代人工，提高分选效率；

4)将分选和激光打标自动化联动，实现分选打标一一对应，数据上传可追溯。

附图说明

图1为本发明所述汽轮机叶片智能分选装备的结构图；

图2为本发明所述汽轮机叶片智能分选方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、总控制器，2、传送线，210、激光对射传感器，220、阻挡机构，230、旋转输送转台，3、三维扫描装置，310、工业扫描仪，320、扫描仪控制器，4、次品卸料机构，5、金属成分分析装置，510、金属成分分析仪，520、成分分析仪控制器，6、激光打标机，7、次品料箱，8、上下料机器人，9、待测料箱，10、成品料箱，11、工件托盘,12、AGV小车。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种汽轮机叶片智能分选装备，包括：总控制器1、传送线2、三维扫描装置3、次品卸料机构4、金属成分分析装置5和激光打标机6，其中，传送线2、三维扫描装置3、次品卸料机构4、金属成分分析装置5和激光打标机6分别与总控制器1电连接；

而三维扫描装置3、次品卸料机构4、金属成分分析装置5和激光打标机6沿传送线2上产品流动方向依次分布在传送线2上或一侧；

工作时：

传送线2用于完成汽轮机叶片从上线检测到分选打标下线整个流程的传送工作；

三维扫描装置3用于对汽轮机叶片进行扫描，以生成该汽轮机叶片的网格数据；

次品卸料机构4用于将判断为缺陷的汽轮机叶片从传送线2上下线；

金属成分分析装置5采用X射线荧光技术确定汽轮机叶片所含成分数据；

激光打标机6用于向确定成分数据的汽轮机叶片进行打标；

总控制器1则用于控制传送线2运作，以及根据网格数据判断汽轮机叶片是否存在缺陷，若存在，则向次品卸料机构4发送对其进行下线处理的指令，以及根据成分数据确定汽轮机叶片的类别，以及根据汽轮机叶片的类别确定打标编码，并向激光打标机6对应发送打标指令。

实施例2

如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

三维扫描装置3包括：工业扫描仪310和扫描仪控制器320，工业扫描仪310设在传送线2上，工业扫描仪310与扫描仪控制器320电连接，扫描仪控制器320与总控制器1电连接；扫描仪控制器320控制工业扫描仪310对进入扫描工位的汽轮机叶片进行三维扫描，以获得网格数据(STL)。

实施例3

如图1所示，本实施例为在实施例2的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

工业扫描仪310包括：蓝光光栅投影单元和两个工业CCD相机，两个工业CCD相机左右分布，蓝光光栅投影单元和两个工业CCD相机分别与扫描仪控制器320电连接；蓝光光栅投影单元将一组具有相位信息的光栅条纹投影到待测汽轮机叶片表面，而左右分布的两个工业CCD相机同步进行3D扫描，以在极短的时间内获得被汽轮机叶片表面的网格数据。

实施例4

如图1所示，本实施例为在实施例1或2或3的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

传送线2上在三维扫描装置3的扫描工位、金属成分分析装置5的成分分析工位和激光打标机6的打标工位均布置激光对射传感器210和阻挡机构220，激光对射传感器210的信号输出与总控制器1的信号输入电连接，阻挡机构220的信号输入与总控制器1的信号输出电连接；

当传送线2上的汽轮机叶片进入扫描工位、成分分析工位或打标工位后将触发激光对射传感器210，激光对射传感器210将触发信号发送给总控制器1，总控制器1在获取该触发信号以后将控制阻挡机构220动作，然后由阻挡机构220阻挡传送线2上的汽轮机叶片继续传送，以便开展后续扫描任务、成分分析任务或打标任务；

总控制器1再控制三维扫描装置3、金属成分分析装置5或激光打标机6动作，以开始执行扫描任务、成分分析任务或打标任务，在扫描、成分分析或打标结束以后，总控制器1再控制阻挡机构220复位，以让该汽轮机叶片离开该工位，待下一个汽轮机叶片进入该工位再触发激光对射传感器210，便可重复上述操作。

实施例5

如图1所示，本实施例为在实施例1～4任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

次品卸料机构4为布置在传送线2一侧的卸料机器人，卸料机器人的机臂上设置夹爪；

汽轮机叶片智能分选装备还包括：次品料箱7，次品料箱7布置在卸料机器人的一侧，可以在次品料箱7下方布置AGV小车12，以便转移次品料箱7，在次品料箱7料空或满料时，可以自动来卸料机器人处取料或去料仓去卸料；对于确定存在缺陷的汽轮机叶片，在通过传送线2从三维扫描装置3流向金属成分分析装置5时，由卸料机器人上的夹爪夹住汽轮机叶片并将其从传送线2上取走，并转移进次品料箱7内，以完成缺陷产品下线工作。

当然，在实际应用过程中，也并不排除采用其他类型的次品卸料机构4，比如，采用推料气缸，由推料气缸的伸缩动作将汽轮机叶片从传送线2上推进次品料箱7内。

实施例6

如图1所示，本实施例为在实施例1～5任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

汽轮机叶片智能分选装备还包括：上下料机器人8，上下料机器人8布置在传送线2的上料口和下料口之间，上下料机器人8的机臂上设置夹爪；通过上下料机器人8可以将待检测的汽轮机叶片送上传送线2上，也可以将打标后的汽轮机叶片从传送线2上取下。

实施例7

如图1所示，本实施例为在实施例6的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

汽轮机叶片智能分选装备还包括：待测料箱9和成品料箱10，待测料箱9和成品料箱10分别布置在上下料机器人8的两侧；待测料箱9用于存放待检测的汽轮机叶片，而成品料箱10则用于存放打标后的汽轮机叶片，集中收纳，可以在待测料箱9和成品料箱10下方分别布置AGV小车12，以便转移待测料箱9和成品料箱10，在待测料箱9料空或满料时，可以自动去料仓去取料或来上下料机器人8处卸料；在成品料箱10料空或满料时，可以自动来上下料机器人8处取料或去料仓去卸料。

实施例8

如图1所示，本实施例为在实施例6或7的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

传送线2为闭环式传送线，传送线2的每个拐角处均设置旋转输送转台230，旋转输送转台230可以将传送线2分割为多段，各段之间的运行可以互不影响，以便满足不同使用需求；传送线2上布置工件托盘11，工件托盘11用于临时存放待检测的汽轮机叶片，避免待检测的汽轮机叶片直接与传送线2接触，而造成在传送过程中损伤汽轮机叶片；此外，传送线2为闭环式传送线，从而可以让工件托盘11可以循环使用，而不用下线。

在本实施例所给的附图中：传送线2为矩形状的闭环式传送线，当然也可以为其他形式。

实施例9

如图1所示，本实施例为在实施例8的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

传送线2上在上下料工位布置激光对射传感器210和阻挡机构220，激光对射传感器210和阻挡机构220分别与总控制器1电连接；

当传送线2上完成打标的汽轮机叶片进入上下料工位后将触发激光对射传感器210，激光对射传感器210将触发信号发送给总控制器1，总控制器1在获取该触发信号以后将控制阻挡机构220动作，然后由阻挡机构220阻挡传送线2上的汽轮机叶片继续传送，以便上下料机器人8对该汽轮机叶片进行卸料，在卸料结束以后，上下料机器人8再将待检测的汽轮机叶片投入传送线2上，总控制器1再控制阻挡机构220复位，以让待检测的汽轮机叶片离开该工位，待下一个完成打标的汽轮机叶片进入该工位再触发激光对射传感器210，便可重复上述操作。

实施例10

如图1所示，本实施例为在实施例1～9任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

激光打标机6的激光打标头中具有振镜，激光打标机6在收到打标指令以后，激光打标机6中的激光器将输出高能激光，并将激光传输到激光打标头中，借助激光打标头中振镜的高频摆动以改变激光的传输路径，从而实现不同字体或图样的打标。

实施例11

如图1所示，本实施例为在实施例1～10任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

金属成分分析装置5包括：金属成分分析仪510和成分分析仪控制器520，金属成分分析仪510设在传送线2上，金属成分分析仪510与成分分析仪控制器520电连接，而成分分析仪控制器520与总控制器1电连接。

实施例12

如图2所示，一种汽轮机叶片智能分选方法，包括如下步骤：

S01、传送线2将待检测汽轮机叶片传送向三维扫描装置3；

S02、三维扫描装置3对该汽轮机叶片进行扫描，以生成该汽轮机叶片的网格数据；

S03、根据该汽轮机叶片的网格数据判断该汽轮机叶片是否存在缺陷，若存在，则由次品卸料机构4将其下线，若不存在，则进入S04；

S04、传送线2继续将不存在缺陷的汽轮机叶片传送向金属成分分析装置5；

S05、金属成分分析装置5确定汽轮机叶片所含成分数据；

S06、根据汽轮机叶片所含成分数据确定汽轮机叶片的类别；

S07、传送线2将确定类别的汽轮机叶片传送向激光打标机6；

S08、根据汽轮机叶片的类别确定打标编码，并由激光打标机6将对应编码打在汽轮机叶片上；

S09、成品下线。

实施例13

如图2所示，本实施例为在实施例12的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

S03中，根据网格数据判断汽轮机叶片是否存在缺陷的具体流程如下：

总控制器1获取网格数据，并先去除网格数据中的标记点；

再将该汽轮机叶片的网格数据与产品库中标准汽轮机叶片数据(该数据通常事先导入)进行对比；

以确定是否存在缺陷，若存在，则将该汽轮机叶片的产品标号记录到非标样品(或缺陷样品)数据库中，可以对应生成检测报告，以便支持后续数据查询。

对比的内容可以包含：外观和/或字符；

而判断面型及外观时：

对网格数据以不同深度颜色进行差异化视觉呈现，同时将型面误差和不同的外观缺陷进行智能分类和存储；

而判断字符时：

对图像进行预处理，其中，预处理可以为去噪处理，再进行字符识别及非标准化判别，可以理解为字符内容，大小，方向等。

实施例14

如图2所示，本实施例为在实施例12或13的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

S05中，金属成分分析装置5确定汽轮机叶片所含成分数据的具体流程如下：

金属成分分析装置5向汽轮机叶片发出初级X射线激发汽轮机叶片中原子，使其内层电子电离而出现空位，引起外层电子跃迁；

获取从汽轮机叶片中所含元素所辐射出的次级X射线光子，即特征荧光X射线；

根据元素特征谱线的波长和强度进行定性和定量分析，以确定汽轮机叶片所含成分数据。

实施例15

如图2所示，本实施例为在实施例12或13或14的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

S06中，根据汽轮机叶片所含成分数据确定汽轮机叶片的类别的具体流程如下：

将该汽轮机叶片所确定的成分数据和产品库中各类别汽轮机叶片成分数据(该数据通常事先导入)进行对比，以确定汽轮机叶片的类别。

实施例16

如图2所示，本实施例为在实施例12或13或14或15的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

S08中，根据汽轮机叶片的类别确定打标编码的具体流程如下：

将汽轮机叶片所确定的类别与打标标准数据库(该数据通常事先导入)进行对比，以确定打标编码。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，包括：总控制器(1)以及分别与总控制器(1)电连接的传送线(2)、三维扫描装置(3)、次品卸料机构(4)、金属成分分析装置(5)和激光打标机(6)，所述三维扫描装置(3)、次品卸料机构(4)、金属成分分析装置(5)和激光打标机(6)沿传送线(2)上产品流动方向依次分布在传送线(2)上或一侧。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，所述三维扫描装置(3)包括：工业扫描仪(310)和扫描仪控制器(320)，所述工业扫描仪(310)设在所述传送线(2)上，所述工业扫描仪(310)与所述扫描仪控制器(320)电连接，所述扫描仪控制器(320)与所述总控制器(1)电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，所述工业扫描仪(310)包括：蓝光光栅投影单元和两个工业CCD相机，两个工业CCD相机左右分布，所述蓝光光栅投影单元和两个工业CCD相机分别与所述扫描仪控制器(320)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，所述传送线(2)上在三维扫描装置(3)的扫描工位、金属成分分析装置(5)的成分分析工位和激光打标机(6)的打标工位均布置激光对射传感器(210)和阻挡机构(220)，所述激光对射传感器(210)和阻挡机构(220)分别与所述总控制器(1)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，所述次品卸料机构(4)为布置在所述传送线(2)一侧的卸料机器人，所述卸料机器人的机臂上设置夹爪；还包括：次品料箱(7)，所述次品料箱(7)布置在所述卸料机器人的一侧。

6.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，还包括：上下料机器人(8)，所述上下料机器人(8)布置在所述传送线(2)的上料口和下料口之间，所述上下料机器人(8)的机臂上设置夹爪。

7.根据权利要求6所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，还包括：待测料箱(9)和成品料箱(10)，所述待测料箱(9)和成品料箱(10)分别布置在所述上下料机器人(8)的两侧。

8.根据权利要求6所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，所述传送线(2)为闭环式传送线，所述传送线(2)上布置工件托盘(11)。

9.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片智能分选装备，其特征在于，所述激光打标机(6)的激光打标头中具有振镜。

10.一种汽轮机叶片智能分选方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01、传送线(2)将待检测汽轮机叶片传送向三维扫描装置(3)；

S02、三维扫描装置(3)对该汽轮机叶片进行扫描，以生成该汽轮机叶片的网格数据；

S03、根据该汽轮机叶片的网格数据判断该汽轮机叶片是否存在缺陷，若存在，则由次品卸料机构(4)将其下线，若不存在，则进入S04；

S04、传送线(2)继续将不存在缺陷的汽轮机叶片传送向金属成分分析装置(5)；

S05、金属成分分析装置(5)确定汽轮机叶片所含成分数据；

S06、根据汽轮机叶片所含成分数据确定汽轮机叶片的类别；

S07、传送线(2)将确定类别的汽轮机叶片传送向激光打标机(6)；

S08、根据汽轮机叶片的类别确定打标编码，并由激光打标机(6)将对应编码打在汽轮机叶片上；

S09、成品下线。

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