智能化枝晶检验成套装置的制作方法

本实用新型涉及钢铁冶金过程的低倍检验领域，是根据新一代低倍检验技术--枝晶低倍检验方法的技术特点研发的成套设备，尤其涉及一种智能化枝晶检验成套装置。

背景技术：

枝晶检验检测是本世纪初出现的新一代低倍检验技术，早期主要是针对普通钢种连铸坯的疑难缺陷检测。近期，特别是2015年后钢铁冶金和装备制造业对高附加值产品的质量设计、质量控制向细晶化发展已呈势不可逆转之势，因此，枝晶检验技术的另一优势特点(除准确展示疑难缺陷之外)—可清晰地检出其凝固组织的细节—已越来越为质量控制和新产品研发不可或缺的手段。

但是，由于缺乏整套的枝晶检验检测设备，所以，枝晶检验检测技术只是停留在了实验室，还没有应用到大工业生产过程中，实现检验过程自动化、智能化，所以，开发智能化枝晶检验成套装置对于枝晶检验检测技术的工业化应用具有重要作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能化枝晶检验成套装置，从而解决将枝晶低倍检验技术大规模应用到工业生产的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种智能化枝晶检验成套装置，按照枝晶检验的工艺流程，依次包括如下设备：磨/抛一体化数控设备、枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台、图像扫描仪，所述成套装置还包括试样移送机械手、PLC、交换机和中心电脑，所述试样移送机械手用于在上述设备之间移送试样；所述PLC和所述中心电脑通过所述交换机数据连接，所述中心电脑和PLC均通过工业以太网、OPC或PROFIBUS的方式分别与其他设备数据连接。

优选地，所述磨/抛一体化数控设备由依次连接的多架砂带机和一架抛光机组成。

优选地，所述磨/抛一体化数控设备还包括出料台，所述出料台位于所述抛光机的后部，试样在所述抛光机中抛光后，进入所述出料台；

所述出料台上安装有冷金属检测传感器，所述冷金属检测传感器与所述PLC连接，将检测到的加工完毕试样的定位信息发送到所述PLC中。

优选地，所述枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台上安装有手持水风控制阀，所述枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台的操作侧安装有保护光栅。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施提供的智能化枝晶检验成套装置，通过中心电脑、PLC和机械手等技术手段串联了试样的磨削、抛光、腐蚀、清洗、图像采集、图/文档管理、试样回收以及试样移送等工艺过程，优化了每一个工序的控制和操作，不仅实现了枝晶低倍检验过程的自动化和智能化，而且处理节奏(﹤15min/每试样)可以适应工业生产的要求；直接采集、存储数字化图像，无需传统的耗材(相纸、显影液等)，可简化传统低倍片(试样)的机械加工流程，进一步降低成本；解决了将枝晶低倍检验技术真正大规模用于工业生产时的工艺设备成套、检验效率(满足多种产品的生产节奏)的适应性、检验质量的稳定性、操作的简便性、检验成本控制等诸多问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的智能化枝晶检验成套装置的结构示意图。

图中，各符号的含义如下：

1原始试样、2磨/抛一体化数控设备、3(已完成磨、抛)待腐蚀试样、4手持清洗喷头、5枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台、6图像扫描仪移动架、7图像扫描仪、8采集的低倍检验数字化图像(包括缺陷和凝固组织)、9试样移送机械手、10试样收集小车、11中心电脑、12PLC、13交换机、14工业以太网通讯链路(连接中心电脑、PLC和用户L3)、15PROFIBUS通讯链路(连接PLC、机械手和磨/抛加工中心)、16连接用户L3接口。

具体实施方式：

为使本实用新型的目标定位、技术方案及优点更加明晰，以下结合附图，对本进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施提供了一种智能化枝晶检验成套装置，按照枝晶检验的工艺流程，依次包括如下设备：磨/抛一体化数控设备2、枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台5、图像扫描仪7，所述成套装置还包括试样移送机械手9、PLC12、交换机13和中心电脑11，所述试样移送机械手9用于在上述设备之间移送试样；所述PLC12和所述中心电脑11通过所述交换机13数据连接，所述中心电脑11和PLC12均通过工业以太网、OPC或PROFIBUS的方式分别与其他设备数据连接。

本实施例中，所述磨/抛一体化数控设备2可以由依次连接的多架砂带机和一架抛光机组成。

本实施例中，所述磨/抛一体化数控设备2还可以包括出料台，所述出料台位于所述抛光机的后部，试样在所述抛光机中抛光后，进入所述出料台；

所述出料台上安装有冷金属检测传感器，所述冷金属检测传感器与所述PLC连接，将检测到的加工完毕试样的定位信息发送到所述PLC中。

本实施例中，所述枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台5上可以安装有手持水风控制阀，所述枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台5的操作侧可以安装有保护光栅。

上述装置中，各工序设备的功能如下：

磨/抛一体化数控加工设备，用于对外来试样表面的(机械)精度加工，满足后续腐蚀工序的工艺要求；

枝晶腐蚀喷涂/清洗/烘平台位于磨/抛一体化数控加工中心之后，用于对完成表面精度加工后的试样进行(枝晶)腐蚀、清洗和烘干。平台装有喷涂、清洗和吹干喷头由人工操作，并装有位置传感器，用于机械手对试样的托举、移动试样时的定位；

图像扫描仪可以安装在移动架的末端，图像扫描仪移动架可以安装在枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘平台附近，用于扫描仪在一定空间范围的自由移动(上下、左右、前后以及转动)，便于扫描仪与规格(大小、形状、厚度)频繁变化的试样精确对位，同时，图像扫描仪移动架可以采用“气动平衡”的控制技术，保证操作的省力、精准和便捷；当扫描仪完成与试样的对位后，完成低倍数字图像的采集并传送至中心电脑，采集完成后再将扫描仪推至“等待位”；

工业软件可以分布于中心电脑、PLC和试样移送机械手之中，用于管理、协调和控制整个枝晶检验工艺高效运行，中心电脑、PLC和试样移送机械手的功能如下：

⑴中心电脑

●从工厂的L3接收日检验计划或临时检验委托，形成作业计划；

●将作业时序及相应的钢种、规格传送至PLC；

●从PLC收集各工序的加工时序和设备运行状态等；

●从图像扫描仪收集低倍检验数字图像并存储；

●完成各类检验报告、报表(班报、日报等)；

●提供图像和加工信息等的查询；

⑵PLC

●接受来自中心电脑待加工-检测低倍试样清单；

●根据试样的钢种、规格设定砂带和试样传送带的转速；

●按照加工时序完成对磨/抛一体加工中心和机械手启停的控制；

●解析不同规格试样在磨/抛一体加工中心出料后的几何中心并传至机械手；

●通过OPC方式将试样的工序流转传至中心电脑；

⑶机械手

●根据PLC的指令完成试样的移送；

上述结构的装置工作原理为：

原始试样1为将经过火焰切割、平面铣后的扁平待检验铸坯试样。试样的采集、加工、文档编辑以及输送(至本实验室)由用户完成。

原始试样1由电葫芦送入磨/抛一体化数控加工设备2的上料端，经多机架砂带(根据试样的钢种等组合不同规格的砂带)磨削和一个机架抛光的连续作业，使试样3的表面精度达到(粗糙度)Ra≤0.1μm，之后，试样3被置于磨/抛一体化数控加工设备2的出料平台。该加工的过程受控于PLC12。

机械手将试样3移至枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台5，机械手的启动和停止等受控于PLC12。

试样3经枝晶腐蚀剂喷涂(根据钢种和规格对应相应的喷涂量和腐蚀时间)、清洗(水冲)和烘干后，可进行下一步的图像采集。枝晶腐蚀剂喷涂/清洗/烘干平台5装有各类喷头4，方便清洗和烘干操作。

试样3经腐蚀、清洗和烘干后，由图像扫描仪7完成图像采集，采集完成后，通过专用USB电缆传至中心电脑11。

机械手将试样3移至试样回收小车10，机械手的启动和停止等受控于PLC12。

图像扫描仪7采集得到的图像8进入中心电脑11后，中心电脑11将根据其形成检验报告并完成图、文档管理。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实用新型实施提供的智能化枝晶检验成套装置，通过中心电脑、PLC和机械手等技术手段串联了试样的磨削、抛光、腐蚀、清洗、图像采集、图/文档管理、试样回收以及试样移送等工艺过程，优化了每一个工序的控制和操作，不仅实现了枝晶低倍检验过程的自动化和智能化，而且处理节奏(﹤15min/每试样)可以适应工业生产的要求；直接采集、存储数字化图像，无需传统的耗材(相纸、显影液等)，可简化传统低倍片(试样)的机械加工流程，进一步降低成本；解决了将枝晶低倍检验技术真正大规模用于工业生产时的工艺设备成套、检验效率(满足多种产品的生产节奏)的适应性、检验质量的稳定性、操作的简便性、检验成本控制等诸多问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。