基于耐火材料行業(yè)一種自動(dòng)取磚檢測(cè)設(shè)備的研制

王 哲 王勤昌 王 冬 李智通

（山東科匯電力自動(dòng)化股份有限公司，淄博 255000）

1 耐火磚自動(dòng)取磚檢設(shè)備的結(jié)構(gòu)

整個(gè)取磚監(jiān)測(cè)設(shè)備由取磚部分和視覺(jué)檢測(cè)部分組成。

1.1 取磚部分

取磚部分由取磚平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)、取磚夾具、真空吸盤(pán)、升降氣缸、支撐板、滾輪、配重箱、空壓箱、同步帶、電機(jī)、導(dǎo)軌、電控柜以及地腳等構(gòu)成。其中，取磚平臺(tái)上安裝有支撐板，支撐板安裝有滾輪。移動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)安裝有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與滾輪配合，可使移動(dòng)平臺(tái)在取磚平臺(tái)上前后移動(dòng)。移動(dòng)平臺(tái)上安裝有升降氣缸，可以帶動(dòng)取磚夾具進(jìn)行上下移動(dòng)。取磚夾具上安裝有真空吸盤(pán)，可在貼近磚塊表面時(shí)抽真空，將磚塊吸起[1]。

1.2 視覺(jué)檢測(cè)部分

視覺(jué)檢測(cè)部分由運(yùn)磚平臺(tái)、同步帶、電機(jī)、導(dǎo)軌、移動(dòng)支架、翻轉(zhuǎn)支架、翻轉(zhuǎn)氣缸、檢測(cè)室、檢測(cè)支架、相機(jī)支架、相機(jī)、相機(jī)調(diào)節(jié)板以及光源支架等構(gòu)成。移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)上裝有2個(gè)導(dǎo)軌、電機(jī)和同步帶。移動(dòng)支架安裝在導(dǎo)軌上，依靠同步帶與電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。它上面還安裝有翻轉(zhuǎn)氣缸，主要通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與翻轉(zhuǎn)支架進(jìn)行連接。運(yùn)磚平臺(tái)上安裝有檢測(cè)室，含有檢測(cè)框架。檢測(cè)框架上裝有相機(jī)和調(diào)節(jié)裝置。檢測(cè)部分主要移動(dòng)和檢測(cè)取磚設(shè)備上的耐火磚，最終移動(dòng)到平臺(tái)末端翻轉(zhuǎn)使磚塊立起，方便工人或碼垛設(shè)備進(jìn)行搬運(yùn)。

2 工作流程

設(shè)備的工作流程如圖1所示。壓磚機(jī)完成壓磚和出磚后，便會(huì)向自動(dòng)取磚檢測(cè)設(shè)備發(fā)出信號(hào)。設(shè)備接收到信號(hào)后，命令取磚移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行至磚塊上方，此時(shí)取磚夾具上的真空吸盤(pán)吸取磚塊。隨后取磚移動(dòng)平臺(tái)回退至運(yùn)磚平臺(tái)上方接取磚塊，真空吸盤(pán)停止工作，磚塊落至運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)。運(yùn)磚平臺(tái)帶動(dòng)磚塊移動(dòng)至視覺(jué)檢測(cè)位置[2]，待視覺(jué)檢測(cè)完成后發(fā)出信號(hào)，運(yùn)磚平臺(tái)便帶動(dòng)磚塊移動(dòng)至搬磚位置，等待機(jī)械碼垛或者人工搬運(yùn)。運(yùn)磚平臺(tái)檢測(cè)到磚塊已移走，便會(huì)回移到初始位置，等待下一塊磚取出。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)取磚部分

取磚結(jié)構(gòu)主要組成部件如圖2所示。它利用真空吸盤(pán)貼緊磚塊表面產(chǎn)生負(fù)壓，使吸盤(pán)牢牢吸住磚塊。因?yàn)閴捍u機(jī)出磚的空間有限，所以利用移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)吸盤(pán)和磚塊移出壓磚機(jī)才能方便運(yùn)磚。取磚部分安裝有升降氣缸，可實(shí)現(xiàn)吸盤(pán)的上升與下降，便于吸盤(pán)緊緊貼合磚塊。取磚夾具有角度調(diào)節(jié)功能，可針對(duì)斜面磚進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，以便吸取磚塊。

圖2 取磚部分

3.2 運(yùn)磚及視覺(jué)檢測(cè)部分

運(yùn)磚及視覺(jué)檢測(cè)結(jié)構(gòu)主要組成部件如圖3所示。它利用氣缸升降特點(diǎn)將磚塊從取磚吸盤(pán)上接至運(yùn)磚平臺(tái)，利用同步帶將磚塊從取磚吸盤(pán)下面移動(dòng)至檢測(cè)室內(nèi)部。檢測(cè)室內(nèi)的相機(jī)對(duì)磚塊尺寸進(jìn)行檢測(cè)，隨后將磚塊移動(dòng)至運(yùn)磚平臺(tái)末端，運(yùn)磚翻轉(zhuǎn)平臺(tái)利用氣缸將磚塊翻轉(zhuǎn)近90°，使得磚塊接近豎直狀態(tài)，便于工人手動(dòng)搬運(yùn)磚塊[3]。

圖3 運(yùn)磚及視覺(jué)檢測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)

4 電氣控制部分

電氣控制部分主要由控制柜、操作盒、接近開(kāi)關(guān)、氣缸感應(yīng)器、電磁閥、伺服電機(jī)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等部分組成，如圖4所示。

圖4 電氣系統(tǒng)組成

操作盒具有設(shè)定工藝參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控、日志記錄以及向控制柜發(fā)送設(shè)備動(dòng)作命令等功能。伺服電機(jī)根據(jù)控制柜發(fā)出的“脈沖+方向”指令帶動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行。平臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由控制柜讀取電機(jī)編碼器數(shù)據(jù)，以獲取電機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，不斷校正脈沖個(gè)數(shù)，直至電機(jī)停機(jī)。為保證精準(zhǔn)控制，停機(jī)后控制柜會(huì)通過(guò)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)各平臺(tái)的停機(jī)位置是否準(zhǔn)確。電磁閥根據(jù)控制柜發(fā)出的命令進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，氣缸感應(yīng)器檢測(cè)相應(yīng)氣缸的動(dòng)作幅度是否到位。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS-485與控制柜進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，能夠及時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

5 視覺(jué)檢測(cè)操作流程

視覺(jué)檢測(cè)操作的整體流程如圖5所示。軟件運(yùn)行后，可點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置”按鈕對(duì)濾波形式、閾值問(wèn)題和待測(cè)物體的長(zhǎng)寬進(jìn)行設(shè)置[4]。通過(guò)Modbus TCP協(xié)議與可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）進(jìn)行通信，在延時(shí)抓拍的同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果顯示在數(shù)據(jù)欄里面發(fā)送給PLC[5]，如圖6所示。測(cè)量結(jié)果會(huì)保存在日志和數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便查看。也可采取手動(dòng)測(cè)量形式，點(diǎn)擊抓拍按鈕，對(duì)耐火磚進(jìn)行拍照并采集圖像[6]。

圖5 視覺(jué)檢測(cè)操作流程

圖6 視覺(jué)檢測(cè)程序界面

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)壓磚機(jī)取磚與檢測(cè)方式存在的局限性，提出真空吸盤(pán)取磚與視覺(jué)檢測(cè)的解決方案。對(duì)自動(dòng)取磚檢測(cè)設(shè)備的取磚結(jié)構(gòu)、運(yùn)磚結(jié)構(gòu)、檢測(cè)結(jié)構(gòu)以及運(yùn)磚翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果表明使用自動(dòng)取磚檢測(cè)設(shè)備可以大大提高取磚檢測(cè)的工作效率，降低人工成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。