一種汽車板鋅鍍層特性的智能檢測方法

(寶鋼日鐵汽車板有限公司, 上海 200941)

隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的深入開展，國內(nèi)外智能化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和智能化設(shè)備的研制正在蓬勃進(jìn)行中。伴隨智能化技術(shù)在各行業(yè)的全面推廣，鋼鐵廠智能化機(jī)組和實(shí)驗(yàn)室將改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，把操作人員從惡劣的工作環(huán)境、重復(fù)的作業(yè)操作和流水性作業(yè)模式中解放出來。筆者針對鋼鐵廠鍍鋅成品機(jī)組生產(chǎn)的汽車板鋅鍍層的特性檢測提出了一種智能檢測方法，以提升檢測效率、減少質(zhì)量事故和安全事故[1-5]。

1 汽車板鋅鍍層特性檢測現(xiàn)狀

目前大多數(shù)鋼鐵廠對鍍鋅成品機(jī)組生產(chǎn)的汽車板鋅鍍層特性的檢測一般按照工藝要求進(jìn)行,即先將切割的大樣板人工搬運(yùn)至進(jìn)行大樣板再加工和鋅鍍層特性檢測的實(shí)驗(yàn)室，再使用剪板機(jī)將大樣板加工成用于鋅鍍層特性檢測的試樣，最后進(jìn)行鋅鍍層特性檢測。

在進(jìn)行大樣板再加工的過程中，需人工在各試樣上標(biāo)識基本信息。通常使用圓片沖床機(jī)沖出圓片狀試樣，再送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋅鍍層質(zhì)量、合金含量及鋅鍍層厚度等檢測。同時使用剪板機(jī)剪出用于鋅鍍層附著力檢測的試樣，經(jīng)一定角度的沖壓彎曲變形后，再將變形部位壓平，然后對其表面進(jìn)行反射率檢測，得到相應(yīng)的鋅鍍層特性結(jié)果并上傳到系統(tǒng)中。此外，在進(jìn)行鋅鍍層表面粗糙度檢測時，需先用粗糙度標(biāo)塊對檢測設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。對于汽車零件制造用鋼，需模擬汽車零件的沖壓過程來進(jìn)行表面缺陷檢測，即將試樣進(jìn)行沖壓，然后取出邊打磨邊進(jìn)行檢測。

上述檢測過程均為人工操作，操作人員不僅存在安全風(fēng)險，其操作水平也會直接影響檢測結(jié)果。這種檢測方法存在工作效率低及失誤概率高、安全性差等問題。

2 一種汽車板鋅鍍層特性智能檢測方法

汽車板鋅鍍層特性智能檢測方法可以通過鍍鋅成品機(jī)組出口取樣、試樣加工和試樣輸送的自動化和檢測過程、系統(tǒng)監(jiān)控等環(huán)節(jié)的自動化來綜合實(shí)施。以下以某生產(chǎn)汽車板的鍍鋅成品機(jī)組為例介紹一種汽車板鋅鍍層特性智能檢測方法。

2.1 試樣制備

在鍍鋅成品機(jī)組出口取樣車旁配置一臺搬運(yùn)機(jī)器人，將大樣板從取樣車抓取至大樣板放置平臺，再通過運(yùn)輸平臺送至自動切割設(shè)備處。待加工的大樣板需要進(jìn)行規(guī)格和基本信息的核對，采用測厚儀等設(shè)備對大樣板進(jìn)行信息核對。為使待加工的大樣板和檢測用的試樣保持實(shí)物與信息的一致，采用自動貼標(biāo)識機(jī)或自動刻碼標(biāo)識機(jī)在大樣板和試樣上增加信息標(biāo)識。

在自動切割設(shè)備旁新增一臺抓取機(jī)器人，可將加工后的試樣取出，通過運(yùn)輸鏈送到鋅鍍層特性檢測設(shè)備的待檢測工位上。廢料則通過機(jī)械抓手抓取入廢料筐并定時由車輛移出實(shí)驗(yàn)室。

2.2 汽車板鋅鍍層特性智能檢測

實(shí)現(xiàn)汽車板鋅鍍層特性智能檢測，需要連通各檢測設(shè)備與檢測信息系統(tǒng)的通訊接口，從而自動顯示各汽車板鋅鍍層特性檢測項(xiàng)目、試樣數(shù)量和檢測要求等。根據(jù)檢測要求，可先選擇性對試樣進(jìn)行自動清潔和涂油，再進(jìn)行鋅鍍層特性檢測，如附著性檢測和粗糙度檢測等。再通過視覺自動識別系統(tǒng)，與系統(tǒng)里預(yù)先設(shè)定的等級要求進(jìn)行自動比對后，進(jìn)行等級判斷并上傳至對應(yīng)的生產(chǎn)檢測過程系統(tǒng)。其中視覺自動識別系統(tǒng)的試樣照片、等級判斷結(jié)果、噴印代碼、檢測數(shù)據(jù)等、要進(jìn)行保存和上傳，作為原始記錄以備后期查用。

2.3 檢測信息系統(tǒng)化

智能化系統(tǒng)具有生產(chǎn)檢測過程系統(tǒng)化、智能大數(shù)據(jù)屏幕顯示、虛實(shí)結(jié)合數(shù)字化和手機(jī)應(yīng)用同步等全方位支持功能。

生產(chǎn)檢測過程系統(tǒng)化包括試樣接收管理、大樣板尺寸檢測、大樣板裁剪、處理試樣委托指令下發(fā)、試樣輸送、試樣交接、試樣登記、試樣加工、試樣檢測、檢測數(shù)據(jù)審核、備樣管理、廢樣管理等功能。通過試樣管理、質(zhì)量管理、規(guī)范管理、備樣管理，跟蹤、監(jiān)控和整理各類檢測結(jié)果，以保證檢測數(shù)據(jù)的可靠性，并與檢測、生產(chǎn)控制和數(shù)據(jù)收集等系統(tǒng)保持實(shí)時通訊，以確保數(shù)據(jù)發(fā)布和存儲的及時性。

根據(jù)場地條件增設(shè)高清攝像頭和大數(shù)據(jù)屏幕顯示，實(shí)時顯示生產(chǎn)檢測過程關(guān)鍵點(diǎn)畫面且能進(jìn)行畫面放大和切換，從而實(shí)現(xiàn)對檢測過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警。

增加虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化功能，將現(xiàn)實(shí)環(huán)境以數(shù)字化形式準(zhǔn)確呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境的無縫連接，以模擬、仿真、分析現(xiàn)實(shí)環(huán)境中發(fā)生的問題。

借助網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)手機(jī)應(yīng)用功能，方便核心人員和監(jiān)控人員實(shí)時掌握檢測數(shù)據(jù)和檢測設(shè)備的狀態(tài)。

2.4 配套保障

在安全環(huán)保方面，機(jī)器人活動區(qū)域外圍加裝安全圍欄并配備手動操作設(shè)備，使操作人員可以在安全圍欄外操作。自動切割機(jī)、自動氣送運(yùn)輸管道和自動導(dǎo)引運(yùn)輸車(AGV)等設(shè)備配置降噪功能，噪聲控制在70 dB以下，以滿足室內(nèi)安全作業(yè)要求。

在節(jié)能環(huán)保方面，自動化設(shè)備配備有在運(yùn)行過程中需要的電源、光源、氣源和激光源等，以及生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣、粉塵等配套除塵回收裝置。

在試樣運(yùn)輸方面，尺寸合適的廢樣收集筐和分類放置的檢測備樣均通過軌道自動運(yùn)輸出試驗(yàn)區(qū)域。

在設(shè)備運(yùn)行方面，當(dāng)主流水線因故障停下時，機(jī)組出口處大樣板會自動被取下進(jìn)行標(biāo)識并通過機(jī)器臂放置在緩存平臺上。原來的人工操作設(shè)備可放置在附近區(qū)域備用，汽車板鋅鍍層的關(guān)鍵檢測項(xiàng)目需同時具備手動和自動操作功能，并由設(shè)備商安排點(diǎn)檢維護(hù)人員以保證設(shè)備正常運(yùn)行。

在安裝調(diào)試方面，需在離線單體設(shè)備調(diào)試到位后，再進(jìn)行各設(shè)備間的在線聯(lián)合調(diào)試。安裝調(diào)試前，需根據(jù)在線機(jī)組生產(chǎn)計劃制定安裝調(diào)試計劃、時間節(jié)點(diǎn)和應(yīng)急措施，以避免影響正常生產(chǎn)檢測工作。

3 結(jié)束語

鋼鐵廠汽車板鍍鋅成品機(jī)組出口的運(yùn)輸、加工、檢測過程，在保留原有功能的基礎(chǔ)上，通過合理布局，適當(dāng)增配機(jī)器人、計算機(jī)視覺自動識別系統(tǒng)、刻碼系統(tǒng)、掃碼系統(tǒng)等自動化設(shè)備，使生產(chǎn)線上大樣板抓取、大樣板尺寸檢測、試樣加工及標(biāo)識、試樣自

動檢測、試樣自動判斷及結(jié)果自動上傳等環(huán)節(jié)全自動化，實(shí)現(xiàn)了汽車板鋅鍍層特性的智能檢測。

該汽車板鍍鋅層特性智能檢測方法不僅可節(jié)約檢測時間、提高檢測效率，還能消除由檢測人員技能不足、責(zé)任心不強(qiáng)、操作和判斷失誤等引起的標(biāo)簽誤貼、結(jié)果誤判、數(shù)據(jù)誤輸及檢測誤差等問題，提高檢測質(zhì)量，提升實(shí)驗(yàn)室的智能化水平。