棒材自动取样机器人

1.  设备概述

冷床上的样品采集区域，螺纹钢还处于高温状态下，钢温约有800℃—1050℃，空气温度也超过了100℃，作业环境恶劣，由于螺纹钢表面带肋不光滑的结构特性以及冷床结构特点，螺纹钢在进入冷床的运行过程中存在飞溅伤人的危险性，容易引发人员伤亡的事故。棒线厂取样处现在由人工进行取样工作。人工操作存在以下问题：

• 取样无法实现规范化，不同的操作人员操作取样长度相差较大；
• 人力成本较高且效率有限；
• 现场温度高、环境恶略，人员取样存在一定的风险，而且劳动强度大，采用机械手取样以后可以大大减少工人劳动强度，提高安全系数。

本系统主要为了解决棒材车间人工取样问题而设计的高度自动化、智能化控制系统，安装于棒线步进冷床一端，该系统能够完全取代人工进行取样工作，保证取样的可靠性、准确性、及时性，同时对取样的样件进行水冷后，卡量尺寸和检测表面质量，替换人工单一重复工作，实现工作效率提升。

2. 设备功能及技术参数

2.1 主要技术功能

• 实现冷床机器人自动取样并具备对热态的棒材样棒尺寸、制样、负差、运输、风洞送样。
• 具备对冷床上的倍尺进行选择性取样；识别棒线端部信息；自动识别棒线端部信息，寻找合适的取样位置。
• 自动抓取样品的合适位置，自动剪切样品。
• 具备检测样棒表面冷态尺寸相关数据，
• 系统具备诊断功能。当系统遇到故障时，进行报警处理，具备手动功能。这时需通过人工进行故障排除并进行人工取样操作。
• 系统提供自动找位功能，可自动对棒线端部进行定位，识别样品长度。
• 机器人平台周围要有防护措施，保证系统工作时不受其它因素影响，防护门一旦开启机械臂需停止运行以保证进人防护作业区域人员的安全。
• 和步进冷床连锁，在取样同时和步进冷床同时动作，工作时不需要步进冷床停止工作。
• 针对工作区域环境条件设计防护装置，具有极高的可靠性和极低的维修率。
• 多重检测保护措施，充分避免了因设备故障、人为操作等原因造成的设备损坏，降低了检修成本，提高生产效率。
• 切割、取样、上料、检测、下料全过程自动完成，可完全避免对操作人员身心健康造成影响；操作人员不与物料直接接触，杜原料造成污染。
• 效率高可满足现场20分/次取样频次（用户可定制）

3. 系统组成

成套设备包括：样棒跟踪定位测长系统，视觉引导智能切割系统，机器人智能夹取系统，主控制柜，制样机器人系统，尺寸及负差检测一体机、自动定尺锯切机、自动贴标系统，防护系统等模块构成。

• 系统设计采用六轴工业机器人为动作平台，可达到多角度自由取样的功能，系统配备国内外一线品牌机器人。
• 本系统所用打印机为卖方专用标签打印机，选用进口斑马品牌打印机，性能稳定，打印速度快，故障率低。该打印机可在恶劣环境下稳定工作，并拥有高精度打印头，并且有打印头自检功能，可检测出是否断针，避免了不必要的浪费。可与生产线数据进行通讯，并可针对各种应用进行配置，可实现普通数字、字母及ASCII码、一维码、二维码的打印。
• 取样切割采用等离子切割（火焰自动切割控制系统，具备自动点火、自动控制流量具备防止回火功能。）技术，可保证3S内切割40MM的棒材。
• 夹装装置上安装有夹钳，安装在机器人法兰盘上，可将样品夹起，同时做不同的动作。
• 移动导轨机构由伺服电机驱动，齿轮齿条传动，与地面采用化学螺栓固定。机器人安装在移动导轨上，增加机器人的作业空间。
• 该机器人采用西门子1500为主控制器，内部采用 PROFIBUS-DP 通信，与机组之间通过 PROFINET通讯，通过硬线 IO方式进行联锁控制。
• 视觉系统：包括3D视觉相机，高分辨率CCD相机、成像光源系统，卷长激光测距仪、安装架等组成。标牌打印机、制钩装置具备一用一备自动热切换功能，可自由组合。
• 控制柜及机器人均具备高温及粉尘防护系统，可有效防止高温及粉尘对系统的影响。
• 高速全自动定尺双头锯切机可全自动截取500mm～1000mm长度样品，允许棒材直径∅12~∅40棒材，保证制样端面水平误差≤1㎜，此要求需要考虑样品的平直度