一种在线复合精整机器人的精整平台的制作方法

本发明涉及冶金精整自动化技术领域，特别涉及一种输送线上及轧线上的在线机器人精整平台。

背景技术：

轧制加工需要合格的原料，即不能有表面和内部缺陷，需要进行表面精整处理，否则会产生残、次品。轧机在轧制过程中也会出现新的缺陷，将影响最终产品质量。为此专利申请号为：201910377287.2，《一种轧机及延长线上的在线机器人精整平台》的专利，提出了一种解决方案。但是这项专利方案实施还存在以下问题：

1.用单一电弧类精整机器人精整（含等离子精整）后会在被精整件表面产生局部高温从而影响轧材材质，在轧机线上轧件局部高温还会影响轧辊寿命，对有些轧材等离子清理后表面粗糙度达不到要求、从而影响最终产品质量；

2.用单一火焰清理机器人精整方法也会产生局部高温影响轧材材质，也影响轧辊寿命，对有些轧材火焰清理后的表面粗糙度达不到工艺要求；

3.用单一砂轮修磨机器人精整方法，由于砂轮修磨深度能力的有限，砂轮实施难度极大。理由如下：用大压力压下砂轮能提高修磨深度、但是将影响轧件在轨道上运行且还存在爆砂轮的危险、很不安全；用大砂轮修磨由于砂轮半径大、轴心距修磨面远可以避免高温轧件对砂轮轴承炙烤，如热轧钢板通常温度>1100℃，但大砂轮受安装空间限制、能安装的数量受限制、当表面出现并行多点缺陷时无法同时处理掉、很难满足工艺和速度要求；用小砂轮修磨时，既要有压力要求、又有高转速要求、又有高温要求、还有长时间工作的要求，适于这种工况的轴承现阶段工业上还无法实现。

针对上述问题本发明提出一种适于解决上述问题的在线复合精整平台，以解决这些问题。

这些问题的解决对于钢坯热连轧及热装热送而言，在不影响热装热送节奏和热轧制节奏的同时以最小的清除量去除缺陷，都是钢铁行业一直期望解决的问题。

技术实现要素：

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是这样实现的：

一种在线复合精整机器人的精整平台，步骤如下：

1．配置成能够在轧制线、精整线区域实时采集被轧制件、被精整件表面图像的摄像机系统；

配置成能够实时根据图像检测缺陷位置的图像处理系统；

配置成能够实时进行精整处理的机器人系统；所述机器人系统包括多种精整机器人；

配置成能够实时控制机器人系统进行缺陷精整处理的控制计算机。

其中，所述摄像机系统与所述图像处理系统相连接，所述图像处理系统、所述机器人系统均分别与所述控制计算机相连接。

2．配置采用不同种精整机器人依次进行精整处理；不同种精整机器人所采用的精整工具不同，不同的工具有：修磨砂轮，铣削、刨削刀具或火焰清理工具，还包括电弧类的精整工具、含等离子精整工具。

配置成能够实时检测被精整件与精整机器人或被轧制件与轧机精整机器人之间相对位置的位置传感器，配置用于计算间相对位置的相关数据传感器、如：轧机压下量，以及用于计算相对位置所需的软件工具；所述相对位置传感器的检测数据，由相关位置传感器数据所计算出的相对位置数据，传送给所述控制精整处理的控制计算机系统。

所述采用不同种精整机器人依次精整的次序有：先用火焰清理机器人精整处理，然后用修磨后砂轮机器人进行精整处理。

所述采用不同种精整工具依次精整的次序有：先用电弧类的精整工具、含等离子精整工具的精整机器人进行精整处理，然后用修磨砂轮机器人进行精整处理。

所述采用不同种精整精整机器人依次进行精整处理时，采用修磨砂轮机器人主要是起到抛光作用，砂轮压力不大于200公斤。

所述复合精整线平台为辊道传输。

所述各种精整机器人的精整工具、各个工具单元密集排列，能一次精整多于单个精整单元精整的宽度，且精整深度为中间深、边沿浅的平滑过度曲面。其中各个单元包括单个砂轮、单个火焰喷嘴、单个电弧类的精整工具电极、包括单个等离子枪电极。

所述的复合精整平台配置成能够实时检测被精整件被精整处理后深度的传感器、或配置传感器用于检测精整处理时与处理深度相关的数据；所述传感器检测深度数据或由相关深度参数计算出的深度数据传送给精整控制计算机系统，以便于控制快速完成多次重复精整或多次复合精整处理，如第二次的砂轮抛光快速精整处理。

所述的精整平台配置成能够实时检测砂轮修磨时的火焰分布情况图像传感器，图像传感器能检测火焰均匀度、宽度、亮度等特性，所述传感器的处理数据传送给精整控制计算机系统，以便于控制系统控制砂轮的角度、位置、压力等参数，使砂轮修磨曲面更贴近被精整件表面、从而快速完成抛光精整。

相比现有工艺流程，本发明具有以下优点：能大幅度提高轧材合格率。特别对于钢坯热装热送，可以在不影响热送热装温度的同时大幅提高最终产品合格率。

附图说明

图1为本发明对于被轧制件送往轧机前、在传送线上的在线复合精整示意图

其中：被轧制件即精整件1、火焰清理喷嘴2、修磨砂轮3、表面质量图像摄像机4、空气清理喷嘴设备5、、辊道支撑辊6、轧件相对位置检测摄像机7。

图2为本发明对于被轧件在轧机入口处的在线复合精整示意图

其中：被轧件1、等离子精整电极2、修磨砂轮3、摄像机4、轧机机架5、空气清理喷嘴设备6、激光距离传感器7、位置检测摄像机8。

图3为本发明对于被轧件先进行等离子精整，后进行砂轮抛光的在线复合精整剖面示意图。

其中：等离子精整电极1、被轧件2、修磨砂轮3。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明对于被轧制件送往轧机前、在传送线上的在线复合精整示意图

其中：被轧件(1)、火焰喷嘴清理(2)、修磨砂轮(3)、两部摄像机(4)分别拍摄区域a、b，气体清扫装置(5)、辊道支撑辊(6)、铸坯位置测量摄像机(7)。在图1中上表面用了2个相机、4套火焰清理喷嘴组、4套砂轮组。2套气体喷嘴组。2套相机拍摄宽度覆盖整个轧件宽度，随轧件移动拍摄轧件整体上表面拼接图并检测缺陷位置。4套喷嘴组喷吹方向分别叉开，如图所示精整喷溅互不影响，与轧件移动方向夹角在135度至45度之间选择，使清理下来的渣子大部分离开上表面。并通过后续空气清理喷嘴清扫被轧件。位置摄像机7实时计算被轧件移动位置、为控制系统对比图像缺陷检测中缺陷标注位置指导机器人去除缺陷提供依据。

在图1中没画出另外其它表面、如下表面的精整设备，同理精整适用于其他表面清理。

在图1中精整采用了先火焰清理方式去除缺陷，后用采用砂轮抛光处理方式。火焰清理对被轧件移动没有影响。由于砂轮主要用于抛光，所以砂轮压力可以很小、转速也不必太高且抛光时间也不长，能够选到可用的工业轴承。同时砂轮还能去除表面经过火焰清理而产生的局部高温层、减轻局部过热影响。砂轮压力小也不会影响被轧件移动，同时也提高了安全性即不易爆砂轮。砂轮小、可安装数量多、能满足工艺充分可靠去除所有表面缺陷要求。

精整采用火焰清理方式清理的深度能一次去除缺陷，后用采用砂轮抛光处理方式也能快速完成，所以被轧制件能单方向快速通过本精整工位，而不影响被轧件传送，这对于钢铁工业的连铸坯直接轧制具有重要意义。

图2为本发明对于板坯轧机轧制过程中的上表面在线精整示意图

其中：板坯被轧件(1)、等离子精整电极(2)、修磨砂轮(3)、表面质量检测摄像机(4)、轧机机架(5)、空气清理喷嘴设备(6)、激光测距仪表(7)、轧机位置测量摄像机(8)。在图1中上表面用了2个相机分别拍摄区域a、b。2套相机拍摄宽度覆盖整个轧件宽度，随轧件移动拍摄轧件整体上表面。4套等离子精整电极对应4套砂轮组。本图中没画出另外其它表面的精整设备，同理精整适用于其他表面清理。

在图2中精整先采用了等离子精整方式去除缺陷，后采用砂轮抛光处理方式。由于砂轮主要用于抛光，所以砂轮压力可以很小、转速也不必太高且抛光时间也不长，能够选到可用的工业轴承。同时砂轮还能去除表面高温层、减轻局部过热影响，不会影响被轧件移动，提高了安全性，能满足工艺充分可靠去除缺陷要求。

在图2中轧件位置测量摄像机能确定被轧件在轧线上的各处位置坐标，经轧辊轧制后被轧件轧变薄变长了、需要计算变长后的相关对应坐标。通过轧辊压下量等参数计算被轧件长度方向的位置变化。

在图2中激光测距仪表来回扫描检测出轧件经过等离子精整后的深度数据，并传送给砂轮控制系统，用于快速精整。也可以通过等离子精整过程所用的电流及相关参数间接计算出精整后的深度。同理对于火焰清理也可根据消耗气体相关参数间接计算深度。所述传感器的检测深度数据，或采集精整深度相关数据、经过计算出深度数据传送给砂轮精整处理系统，以便于砂轮快速处理。

图3为本发明对于被轧件先进行等离子精整，后进行砂轮抛光的在线复合精整剖面示意图。

在图3-1中由5个等离子电极（1）、密集排列精整，且精整深度为中间深、边沿浅的平滑过度曲面。在图中显示曲线abc。实时检测被精整件被精整处理后的深度曲线、或由检测精整处理时与处理深度相关的数据、如等离子消耗的电流等数据、计算出深度曲线，以此为依据控制砂轮调整方向、位置、然后压下，如图3-2所示，砂轮修磨曲面基本上与等离子精整后的曲面重合、便于抛光，提高抛光速度。同理根据深度曲线也能很好的完成重复等离子精整或火焰清理精整。

如图3-2所示，当砂轮修磨曲面基本上与等离子精整后的曲面重合，抛光时的火焰宽度与检测等离子精整宽度如图中ac的宽度大致相同、而且火焰分布均匀，根据火焰检测分析数据控制砂轮角度能很好的完成抛光精整。

精整采用先等离子精整方式清理的深度能一次去除缺陷，然后采用砂轮抛光处理方式也能快速完成，所以被轧制件能单方向快速通过精整工位，而不影响被轧件在轧机上的传送，只有这样才能实现真正的轧机在线精整。另外与现有的只采用砂轮修磨型的热修磨机精整相对比、采用复合精整速度快时间短、能保证传送的铸坯温度减少损失150℃以上，这对于钢铁工业的连铸坯直接轧制具有重要意义。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统平台、方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述例子，仅为只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。本发明被轧件不仅限于钢材材料、而且还适用于其他金属材料，形状也不仅限于板带被轧制件、而且还适用其他形状的被轧制件。

综上所述，本发明给出了从连铸送料线－粗轧－精轧－到最终产品生产全过程的在线复合精整平台及平台设计方法。