一种基于LabVIEW开发的三轴数控钢板自动喷码装置的制作方法

本发明涉及一种用于中厚钢板预处理及切割下料生产线上的自动喷码装置，尤其是一种通过现场触屏电脑进行控制的；具备与喷码系统全过程通讯能力的；具备与上层制造执行系统通讯的能力的，尤其是可以实时从上层制造执行系统中接收钢材厚宽长及编码信息的；在钢板于传送带运行过程中完成喷码过程的自动喷码装置。

背景技术：

在现代造船工艺过程中，船用钢板从钢厂出厂到在船厂被切割加工，需要经历钢厂轧制、钢材仓库料场堆放、理货、预处理等多个流程和工艺环节。在船用钢板切割下料前，必须经过抛丸喷砂预处理工艺过程。在完成预处理后，需要在钢板上恢复喷印出钢板的出厂型号规格及其用于下一道生产工艺的相关生产信息，传统方式主要通过人工手写或者采用低分辨率点阵式喷码装置，相关信息需要现场人员手工输入到控制器终端，存在效率低和差错率高的问题。

传统的半自动钢板喷码装置采用龙门式结构，通常只具备一维运动方向能力，不能很好地适配不同厚度和不同宽度的钢板；其喷码装置采用低分辨率点阵式喷码装置，主要用于钢厂生产中的线上批量生产，喷码信息批次很少变化，更换产品后，需手工修改喷码信息。而在服务于造船企业的钢材加工预处理工厂，其预处理的钢板按照船厂分段建造工艺需求，变动很大，几乎预处理的每张钢板的型号和工艺生产信息都不一样，需要补充喷印上下道生产工艺所需的制造信息，如中间产品号、所在分段及组立编号等。目前在工厂现场，普遍是人工手写或者通过手持喷码装置手工作业，存在效率低和差错率高的问题。

技术实现要素：

为了解决船用钢板预处理、切割下料及生产线喷印钢板时，现场人员手工输入信息到控制器终端，效率低和差错率高的问题，以及传统龙门式喷码装置不能很好检查不同钢板型号尺寸，导致设备有灵活性差，适用要求苛刻的问题，本系统提供一种基于labview开发的三轴数控钢板自动喷码装置。该系统能够对不同尺寸钢板自动识别和喷码，通过现场控制触屏电脑中的labview控制软件系统，实现对三轴滑台系统、大字符高解析喷码设备和上层制造执行系统的对接通讯与控制。

本发明旨在提供一种自动喷码装置，其自动控制各执行单元，对钢板工件进行自动识别和喷印，在喷码过程中传送带上的钢板无需停止行走运行，并保证喷码内容与上层制造执行系统的一致性和完整性。

本发明的技术方案是：一种基于labview开发的三轴数控钢板自动喷码装置，能够对不同尺寸钢板自动识别并根据编码信息进行喷码，其特征及构成在于：由触屏电脑、三轴龙门滑台、电气机柜和高解析喷码设备四部分组成；

所述触屏电脑通过usb转rs232数据线连接plc，通过usb数据线连接高解析喷码机；

所述三轴龙门滑台x轴滑轨移动装置与z滑轨移动装置呈倒“t”型垂直连接；由y轴y轴滑轨移动装置呈“h”型设置，其两端分别连接于两侧的z轴滑轨上；

所述电气机柜中设置有plc、伺服驱动器、24v开关电源；

所述plc通过信号线连接伺服驱动器以及三轴龙门滑台上的伺服电机、光电传感器和限位传感器；

所述伺服驱动器通过电源线和旋转编码器线连接三轴龙门滑台上的x、y、z轴伺服电机；

所述高解析喷码设备，包括：高解析喷码机，喷头。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于labview开发的控制系统不同尺寸钢板自动识别和喷码装置，通过实现喷码装置与上层制造执行系统进行通讯，根据通讯内容自动分析提取喷码内容同时将喷头移动到指定位置进行同步喷码，可以实时动态从各类异构的制造执行系统中，实现接收钢材排号及其他生产信息的功能。解决船用钢板预处理、切割下料及生产线喷印钢板时，现场人员手工输入信息到控制器终端，效率低和差错率高的问题，以及传统龙门式喷码装置不能很好检查不同钢板型号尺寸，导致设备有灵活性差，适用要求苛刻的问题。同时在喷码过程中传送带上的钢板无需停止，提高了喷码的效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的连接示意图；

图2、3为本发明的结构图；

图4为本发明使用的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及创作特性更加清楚明白，下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供的一种基于labview开发的三轴数控钢板自动喷码装置，包括：触屏电脑1、三轴龙门滑台(201至213)、电气机柜3(其内部的plc、伺服驱动器和24v开关电源在附图中未显示)和高解析喷码设备(401至402)。(所述一种基于labview开发的三轴数控钢板自动喷码装置内部与外部的电力线缆与通讯线缆在附图中均未显示)

所述触屏电脑1通过usb转rs232数据线连接电气机柜3中的plc，通过usb数据线连接高解析喷码机401。

所述三轴龙门滑台，包括：x轴滑轨201、x轴限位传感器202、x轴伺服电机203、z轴滑轨204、z轴限位传感器205、z轴伺服电机206、y轴滑轨207、y轴限位传感器208、y轴伺服电机209、传送带装置210、进场光电传感器211、旋转编码器212、喷码光电传感器213；由x轴滑轨201、x轴限位传感器202、x轴伺服电机203三部分所组成的x轴滑轨移动装置与由z轴滑轨204、z轴限位传感器205、z轴伺服电机206三部分所组成的z轴滑轨移动装置分别具有一对，分别平行设于传送带装置210两侧；x轴滑轨移动装置与z滑轨移动装置呈倒“t”型垂直连接；由y轴滑轨207、y轴限位传感器208、y轴伺服电机209三部分所组成的y轴滑轨移动装置呈“h”型设置，其两端分别连接于两侧的z轴滑轨204上，使y轴滑轨移动装置置于传送带装置210的上方；旋转编码器212与传送带装置210充分贴合，使上述两机械之间仅出现滚动；x、z、y轴限位传感器202、205、208、进场光电传感器211、旋转编码器212均通过通讯线缆连接电气机柜3中的plc。

所述电气机柜3，包含：plc、伺服驱动器、24v开关电源；所述伺服驱动器通过电源线和旋转编码器线连接三轴龙门滑台上的x、y、z轴伺服电机；所述plc通过信号线连接伺服驱动器以及三轴龙门滑台上的伺服电机、光电传感器和限位传感器；

所述高解析喷码设备，包括：高解析喷码机401，喷头402；高解析喷码机401通过usb数据线连接触屏电脑1、通过通讯线缆连接plc与喷头402；喷码光电传感器213固定在喷头402旁，并通过通讯线缆连接plc。喷头402固定在y轴滑轨207上，受y轴伺服电机209控制，可以延y轴滑轨207移动。

这里描述本发明的一实施例，如图4所示，其分为三个阶段，结合图2、3所示的相关结构进行说明。

第一阶段：操作员可以通过触屏电脑1上的labview自动喷码控制软件，人工选择喷印的内容(包括有关通讯串口、模版、文本及喷印方式等的设置)；也可以通过与上位机的制造执行系统通讯，根据钢板不同型号标识自动提取所需打印内容，后经人工选择喷印方式，便开始发送喷印开始的命令给plc与高解析喷码机401：触屏电脑发出的命令通过usb转rs232信号线到达plc，plc的m寄存器被赋予开始喷码程序值。触屏电脑再通过usb信号线，将喷码信息发送给高解析喷码机401，使其进行解析进入就绪阶段。

第二阶段：操作员将钢板放于运行传送带装置210上(或钢板在传送带装置210上持续运行)，当钢板行进至进场光电传感器211位置时，plc接收到进场光电传感器211高电平信号，开始程序工作流程。经过plc对x轴伺服驱动器预设的延迟，又通过旋转编码器212检测传送带运行的脉冲频率，实时反馈到plc，plc按照相同频率控制x轴伺服驱动器，进而驱动x轴伺服电机203，使x轴同步于传送带装置210运动。与此同时，plc控制z轴伺服电机206，进而驱动z轴按照plc预设速度向下探测与钢板的合适高度后停止(为保证喷码清晰明显)，此高度可由喷码光电传感器213测得也可通过上层制造执行系统读取的钢板厚度进行计算。此后y轴控制喷头延y轴移动至plc预设喷印边界(可设置距喷头初始位置固定长度值)时，plc发送喷墨开始命令至高解析喷码机401，其控制喷头402开始喷码，并在y轴到达喷印结束边界时开始复位流程。在此喷码过程中，y轴滑轨207因连接于两侧的z轴上，z轴滑轨204因x轴同步于传送带运动而与传送带同方向同速率运动，所以y轴与传送带同方向同速率运动，即y轴与钢板同方向同速率运动。喷头在y轴上运动进行喷码时，与钢板在钢板前进方向上的相对速度为零，故在喷码时，钢板可以以相对地面非静止状态(即在传送带上持续运行状态)完成整个喷码过程。

第三阶段：三轴龙门滑台的三个轴分别设置x、z、y轴限位传感器202、205、208，x、y、z轴到达传感器位置后会分别向plc发送高电平信号，三组信号全部收到后，plc控制三轴龙门滑台进行初始化操作，x、y、z轴返回初始位置。待进场光电传感器211感应到所喷钢板走出后，plc收到进场光电传感器211发送的高电平信号，喷码计数程序加1，并初始化喷码程序。