炼钢环节测温取样机器人系统的制作方法

本实用新型涉及钢水测温取样领域，具体涉及一种炼钢环节测温取样机器人系统。

背景技术：

在炼钢过程中，需要不断从炉中取出铁样，以测量钢水的温度，进而控制炼钢状态。目前在钢水的测温取样时，是通过工人操作夹具抓取测温枪，并伸入炉中取出钢水，进而取出铁样。这种方式操作效率低且由于工人现场操作而具有危险性。

因此，本领域需要一种测温取样装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种炼钢环节测温取样机器人系统，能够快速、便捷地从炉中取出铁样，提高测温效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统包括agv小车和安装在所述agv小车上表面的六轴机器人，所述agv小车上表面的中间部分安装有空压机，所述空压机为所述六轴机器人的末端执行器提供用于驱动的压缩空气，在所述空压机靠近所述六轴机器人的一侧设有测温取样盒，在所述空压机远离所述六轴机器人的一侧设有可控制所述系统的电控柜，所述六轴机器人上设有破样设备，所述破样设备用于在所述系统利用取样枪取得铁样后夹碎所述取样枪的头部。

优选地，所述系统还包括分别与所述agv小车电连接的磁导航模块、第一运动控制模块、电池管理模块、人机交互模块、安全防护模块、监控模块以及警示灯；其中，所述磁导航模块与第一运动控制模块之间电性连接。

优选地，所述监控模块包括温度传感器、与所述温度传感器信号连接的中央处理器以及与所述中央处理器电连接的供电电源；

所述中央处理器包括定位单元、数据存储单元以及通信单元；所述定位单元用于获取位置信息，所述数据存储单元用于存储所述位置信息和所述温度传感器采集的温度信息，所述通信单元用于将所述位置信息和温度信息传输至管理后台。

优选地，所述第一运动控制模块电连接所述agv小车的驱动机构，所述第一运动控制模块包括车轮驱动单元、路径纠偏单元和悬挂单元；

所述车轮驱动单元用于驱动所述agv小车的车轮转动，所述路径纠偏单元用于控制所述agv小车的转向，所述悬挂单元用于控制所述agv小车的抬起和放下的动作。

优选地，所述系统还包括均匀布设有磁电传感器的磁条，所述磁条铺设在所述agv小车预设的运动轨迹上，所述磁条向所述磁导航模块单向信息传递。

优选地，所述系统还包括分别与所述六轴机器人电连接的热电偶连接成功检测模块、破碎检测模块和渣液测量模块；

所述热电偶连接成功检测模块用于检测热电偶是否连接成功，所述破碎检测模块设于所述破样设备中，用于检测破样结果，所述渣液测量模块用于测量渣液的位置。

优选地，所述六轴机器人包括第二运动控制模块和力传感器，所述第二运动控制模块用于控制所述六轴机器人的运行动作，所述力传感器用于监测所述六轴机器人各关节点的压力。

优选地，所述六轴机器人的末端还安装有激光测距传感器和摄像头，所述激光测距传感器和摄像头电连接所述第二运动控制模块。

优选地，所述六轴机器人的末端安装有可装夹测温枪的快装卡盘。

优选地，所述第二运动控制模块包括速度控制单元和磁钉检测单元，所述速度控制单元与所述磁钉检测单元电连接，所述速度控制单元用于控制所述六轴机器人的运行速度，所述磁钉检测单元用于检测所述磁导航模块感应到的磁电信号。

本实用新型的优点在于：

本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统，能够快速、准确和便捷的进行炼钢环节的测温取样。

附图说明

图1是本实用新型的炼钢环节测温取样机器人系统的主要结构示意图。

图2是本实用新型的炼钢环节测温取样机器人系统的结构示意图。

图3是本实用新型的监控模块的结构示意图。

图4是本实用新型的第一运动控制模块的结构示意图。

图5是本实用新型的六轴机器人的结构示意图。

图6是本实用新型的第二运动控制模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

参阅附图1，图1示例性示出了炼钢环节测温取样机器人系统的主要结构。如图1所示，本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统包括agv小车1和安装在agv小车1上表面的六轴机器人2，agv小车1上表面的中间部分安装有空压机3，空压机3为六轴机器人2的末端执行器提供用于驱动的压缩空气，在空压机3靠近六轴机器人2的一侧设有测温取样盒4，在空压机3远离六轴机器人2的一侧设有可控制系统的电控柜5，六轴机器人2上设有破样设备6，破样设备6用于在系统利用取样枪取得铁样后夹碎取样枪的头部。

参阅附图2，图2示例性示出了炼钢环节测温取样机器人系统的主要结构。如图2所示，agv小车1可以是磁导航小车，本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统还可以设有磁条，磁条上均匀布设有磁电传感器，磁条预先铺设在agv小车1的运动轨迹上。磁条上方安装有保温站，agv小车1放置在磁条上方。agv小车1分别与磁导航模块11、第一运动控制模块12、电池管理模块13、人机交互模块14、安全防护模块15、监控模块16以及警示灯17电连接。具体地，agv小车1通过导线分别与磁导航模块11、第一运动控制模块12、电池管理模块13、警示灯17、人机交互模块14、安全防护模块15以及监控模块16电性并联。其中，磁导航模块11与第一运动控制模块12之间也电性连接。磁条向磁导航模块11单向信息传递。

参阅附图3，图3示例性示出了监控模块的主要结构。如图3所示，监控模块16包括温度传感器161、与温度传感器161信号连接的中央处理器162以及与中央处理器162电连接的供电电源163；中央处理器162包括定位单元1621、数据存储单元1622以及通信单元1623；定位单元1621用于获取位置信息，数据存储单元1622用于存储位置信息和温度传感器采集的温度信息，通信单元1623用于将位置信息和温度信息传输至管理后台。该管理后台可以炼钢厂的自动化管理平台。

中央处理器162可以提供通用格式传感器接口，可集成扩展，供多种类型传感器接入，有线传感器可以以rs232、rs485或其他线路连接，无线传感器可以以zigbee、蓝牙、wia等方式实现无线互联。

另外，该中央处理器162可根据需要调整监控频率，受上级指令控制；在非监控阶段，处于睡眠模式，降低系统功耗。

该温度传感器161与该中央处理器162可以采用有线传输方式，例如导线连接、信号线连接、光纤连接、总线连接等，也可以采用无线传输方式，如wifi通信、gprs通信模块、蓝牙通信等。

该定位单元1621可采用北斗导航系统实现位置定位，也可采用北斗导航系统和gps定位系统的双模定位模式。

通信单元1623可采用gprs通信技术或窄带物联网技术(emtc、lora、nb-iot)等对采集的数据进行远程传输，其中，该远程传输可以为定时传输，也可以为实时传输，取决于监控需求。

该数据存储单元1622可采用sd存储卡实现，用于本地存储温度传感器161采集的温度信息以及定位单元1621采集的位置信息，以防在山洞、群山等信号较弱地区的监测数据远传失败，并待网络恢复后可择机重新上传。

供电电源163实现方式可以有两种，第一种为外接电源供电，该供电方式可实现持久供电；第二种为电池供电，包括蓄电池和干电池，蓄电池留有充电接口，为监控模块16供电，也可与采用太阳能发电、风力发电的车载装置匹配充电，也可取下与电网连接充电；干电池可以为温度传感器161供电；采用电池供电时，电池容量的选用可以是长寿命电池。蓄电池可以采用dc24v供电。

参阅附图4，图4示例性示出了第一运动控制模块的主要结构。如图4所示，第一运动控制模块12电连接agv小车1的驱动机构，第一运动控制模块12包括车轮驱动单元121、路径纠偏单元122和悬挂单元123。车轮驱动单元121用于驱动agv小车1的车轮转动，路径纠偏单元122用于控制agv小车1的转向，悬挂单元123用于控制agv小车1的抬起和放下的动作。具体地，第一运动控制模块12与agv小车1的驱动机构直接连接，通过车轮驱动单元121驱动车轮运动，通过路径纠偏单元122实现agv小车的转向控制，通过悬挂单元123实现对agv小车1车轮的抬起放下控制

继续参阅附图2，本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统还可以包括：分别与六轴机器人2电连接的热电偶连接成功检测模块7、破碎检测模块8和渣液测量模块9。具体地，热电偶连接成功检测模块7、破碎检测模块8和渣液测量模块9均通过导线与六轴机器人2电性并联连接。热电偶连接成功检测模块7用于检测热电偶是否连接成功，破碎检测模块8设于破样设备6中，主要对破样结果进行检测，渣液测量模块9用于测量渣液的位置。

参阅附图5，图5示例性示出了六轴机器人的主要结构。如图5所示，六轴机器人2包括第二运动控制模块21和力传感器22。第二运动控制模块21用于控制六轴机器人2的运行动作。

参阅附图6，图6示例性示出了第二运动控制模块的主要结构。如图6所示，第二运动控制模块21包括速度控制单元211和磁钉检测单元212。速度控制单元211与磁钉检测单元212电连接，速度控制单元211用于控制六轴机器人2的运行速度，磁钉检测单元212用于检测磁导航模块11感应到的磁电信号，从而获知检测agv小车1是否正确感应磁电信号。力传感器22用于监测六轴机器人2各关节点的压力，以实现对六轴机器人2的行动实现自测。六轴机器人2的末端还安装有激光测距传感器23和摄像头24，激光测距传感器23和摄像头电24连接第二运动控制模块21。六轴机器人2的末端安装有可装夹测温枪的快换卡盘。

本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统中，在六轴机器人2的行动机构即agv小车1上，通过增设的磁导航模块11和第一运动控制模块12，能够实现agv小车的自动化行进目的，人机交互模块14用于对agv小车1的行进动作进行人为操作，且该操作支持远程传输，从而可实现agv小车1对六轴机器人2的无人化移送目的。

磁导航模块11与第一运动控制模块12之间信号交互传递，磁导航模块11与第一运动控制模块12之间通过导线构成逻辑判断电路，磁条上的磁电传感器可以将信号传递给磁导航模块11，由磁导航模块11内的光电传感器采集信号并将信号输出至第一运动控制模块11的控制器中，由该控制器来判断当前agv小车1是否处在路径中央，若agv小车1处于路径中央，则该agv小车1继续按当前路径行走，若agv小车1没有处于路径中央，则控制器将会发送信号到第一运动控制模块12中的驱动器，使得电机带动驱动轮全向或差速转向，再由磁导航模块11采集信号，并再次经过第一运动控制模块12的控制器进行判断，循环往复后，最后将agv小车1调整到路径的中央，并驱动agv小车1继续行走。

第一运动控制模块12和第二运动控制模块21作为运动控制系统，可通过导线与一个无线位置实时显示模块电性连接，无线位置实时显示模块通过无线远传技术，实现信息的远程传输，并进行实时显示，借此能够对整个系统的行走进行远程控制，真正实现无人化控制。

综上，本实用新型提供的炼钢环节测温取样机器人系统在使用中，agv小车1根据铁流信号将位于磁条上面的六轴机器人2按照固定路线运送到铁钩旁边，六轴机器人2负责将取样枪或测温枪从一个弹仓中取出，并插入到铁水沟液面以下，取样枪或测温枪不能在铁水内超过5s，避免烧坏。六轴机器人2通过激光测距传感器23检测自身定位偏差并修整测量程序将取样枪或测温枪按照设定路径进行测量，获得数据通过无线发送至后方管理平台，同时进行数据存储，六轴机器人2按照设定路径完成取样动作后，将取样枪或测温枪放置在冷却水中灭火冷却，六轴机器人2将取样枪或测温枪定位在agv小车的破样设备6处，破样设备6将取样枪头部夹碎，铁样自动掉落在下方的测温取样盒4中，之后六轴机器人将取样枪推掉扔在铁水沟中，完成测温取样工作后，agv小车1移动到初始充电位置，等待人工将铁样取走；

本系统的导航系统采用磁导航模块配以磁钉的方式进行导航，磁导航模块11安装在agv小车1前方或者其他部位的底部，磁导航模块11可以内置32个采样点，能够检测出磁条上方一定程度的磁场，每一个采样点都有一路信号对应输出，当采样点采集到磁场信号时，该路信号就会输出低电平，而没有采集到磁场信号的信号输出则为高电平，agv小车1运行时，磁导航模块11内部垂直于磁条上方的连续1-3个采样点会输出信号，依靠输出的这几路信号，可以判断磁条相对于磁导航模块的偏离位置，当agv小车1的行驶轨迹与导引轨迹一致时，由于此时磁导航模块11正好处于磁条轨迹的上方，agv小车1保持原行驶轨迹；当agv小车1偏离磁条轨迹时，通过比较当前agv小车1位置与路径位置有所偏差，自动做出轨迹调整，确保agv小车1沿磁条前进。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。