基于工业机器人的螺纹钢自动计数焊牌系统的设计与应用.pdf
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1、2024 年第 2 期总 第 270 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER基于工业机器人的螺纹钢自动计数焊牌系统的设计与应用潘伟程(柳州钢铁股份有限公司第一轧钢厂,广西柳州 545002)【摘要】介绍了一种基于工业机器人的螺纹钢自动计数焊牌系统,该系统主要是针对螺纹钢生产过程中人工焊牌、成捆支数校核等工序,提出了一种采用工业机器人工作站的作业方法来代替人工作业的方法。该方法构造了机器视觉技术以及工业机器人工作站,基于工业视觉对成捆螺纹钢进行支数校核以及机器人焊牌,从而实现螺纹钢成品标牌的自动焊接。应用结果表明,该螺纹钢自动计数焊牌系统,拥有自动焊标牌、螺纹钢成捆支数复核、产品
2、标牌识别等功能,系统可实现取代人工进行焊牌工作,同时保证标牌信息的可靠性与准确性。【关键词】工业机器人;螺纹钢;自动焊牌【中图分类号】TP242 【文献标志码】B【文章编号】1006-6764(2024)02-0068-04 【开放科学(资源服务)标识码(OSID)】Design and Application of Rebar Automatic Counting Label-Welding System Based on Industrial RobotsPAN Weicheng(The No.1 Rolling Mill of Guangxi Liuzhou Iron&Steel Co.
3、,Ltd.,Liuzhou,Guangxi 545002,China)【Abstract】An industrial robot-based rebar automatic counting label-welding system is introduced,which is mainly for the processes of manual label-welding and bundled branch number checking in the rebar production process.The paper proposes a method for replacing ma
4、nual work with an operational method using an industrial robotic workstation.The method constructs machine vision technology as well as an industrial robot workstation,including industrial vision for the number check of bundled rebar,and robot label-welding of tags,thus realizing automatic welding o
5、f finished rebar tags.Application results show that the rebar automatic counting label-welding system has the functions of automatic label-welding,number review of rebar bundles,production tag identification,etc.,the system is capable of replacing the manual label-welding work and guaranteeing the r
6、eliability and accuracy of the labeling information at the same time.【Keywords】industrial robot;rebar;automatic label-welding1 概述目前,国内螺纹钢生产均通过热连轧工艺及后续的精整流程(冷床冷却、冷剪分段、产品检查、计数、成捆、称重、焊牌、收集入库等工序)来完成。绝大多数螺纹钢生产厂在最终成品焊牌这一工序仍然采用人工作业方式,同时通过重量比对的方法来核实单捆螺纹钢的支数(采用钢材理论重量销售结算时需要确定钢材支数)。受各钢铁企业提质增效的需求以及工业智能化产业发展的相关
7、因素影响,该作业方式不能满足制造业向高标准发展的要求,主要存在以下几点问题。(1)不同的操作人员操作结果不同,往往会存在标牌焊接位置不一致、焊点不均匀以及易脱落等问题,难以实现规范化。(2)在生产过程中,由于生产节奏快以及司磅岗位与焊牌岗位之间信息差等原因,无法及时有效自动化核对标牌信息,可能出现标牌信息疏漏、错误等情况。(3)人力成本较高且效率有限,不满足当下各钢厂提质增效的要求。(4)螺纹钢进行单捆计数时无法保证完全准确计数,负偏差轧制也会影响成品支数与重量的关系,不易通过重量来复核支数。(5)成品吊运频繁使得该工作区域危险性高、岗位作业劳动强度大、重复性工作量大。针对上述问题,采用工业机
8、器人工作站的方式取代人工作业,可以将标牌焊接工作规范化,采用工业视觉识别能保证算法、信息记录的可靠性以及产品计数的准确性,完全满足螺纹钢的生产要求。2 系统工作原理成捆螺纹钢自动焊牌位的首尾两端各安装一套自动计数焊牌机器人系统。因成品长度有9 m和12 m两种规格,首端与撞齐挡板平齐,尾端位置需根据产品规格、焊牌位变化,所以首端机器人安装位置固定(固定端机器人),尾端机器人系统设备位置应能够移动(移动端机器人)。其工艺布置如图1所示。螺纹钢自动计数焊牌系统主要由几个部分组成:标牌自动打印系统、焊钉自动输送及焊接系统、机器人系统、视觉识别系统、PLC控制系统。各子系统均为一个独立完整系统,实现相
9、应的功能,同时,各子系统之间信息相互传递、共同协调完成螺纹钢自动计数焊牌工作。其工作原理如图2所示。标牌自动打印系统主要用于完成产品标牌的自动打印、裁剪、输送等功能。成捆螺纹钢到达焊牌位后,系统接收到生产二级系统发送的标牌打印信息内容,自动打印标牌,并将打印好的标牌裁剪后放置在固定位置。当机器人拾取标牌时,先通过视觉识别系统识别标牌信息及标牌打印质量,如不符合要求,将重新打印新的标牌,同时发出报警信息提醒操作人员检查设备是否有问题。焊钉自动输送及焊接系统主要用于完成焊钉自动筛选、规整、运输和焊接功能。机器人系统主要完成焊钉及标签自动拾取、焊牌位置定位控制等功能。视觉识别系统主要完成已打印标牌的
10、信息识别、标牌打印质量判定、焊牌坐标位置识别与计算等功能,同时将坐标信息传递至机器人系统用于机器人的动作目标设定。PLC控制系统用于完成人机信息交互、系统重要信息传递、成捆螺纹钢物料跟踪以及相关设备设施的控制、安全联锁等功能。3 系统硬件构成工作站主要组成部分有工业机器人、PLC、标牌打印设备、送钉装置、可见光双目视觉高速相机等。工作站布局如图3所示。3.1 工业机器人机器人是机电一体化生产设备,具有自动控 图1 螺纹钢自动计数焊牌机器人工艺布置图称重系统称重系统棒材棒材信息信息服务器服务器标牌打印机标牌打印机标牌标牌信息信息标牌标牌信息信息重新重新打印打印标牌信息识标牌信息识别别标牌标牌取牌
11、取牌标牌标牌信息信息错误错误取焊钉取焊钉送钉机送钉机焊焊钉钉就就位位机器人定位机器人定位支数复检支数复检视觉视觉系统系统焊牌焊牌回原位回原位数量不符数量不符预警预警物料物料就位就位人工标记人工标记焊牌焊牌准备准备 图2 螺纹钢自动计数焊牌机器人工作原理图PROFINETPROFINET视觉识别视觉识别称重系统称重系统SCADA机旁操作机旁操作机器人机器人PLC系统系统Ethernet生产线生产线PLC系统系统机器人系统机器人系统打印系统打印系统 图3 工作站布局图682024 年第 2 期总 第 270 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER核对标牌信息,可能出现标牌信息疏漏、
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