一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置

本发明涉及电磁感应加热装置，具体涉及一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置。

背景技术：

1、电磁感应加热或简称感应加热，是一种利用电磁感应原理使被加热导电材料表面产生涡流加热的非接触式加热方法，感应加热既利用了法拉第电磁感应定律也利用了焦耳加热的概念。当高频交流电流通过线圈时，线圈周围会产生交变磁场并产生磁通量，工件放置在线圈内产生感应电动势，从而导致涡流流过工件，在电流流动期间，会导致能量以热量的形式通过材料耗散。由于能量直接作用在导电材料工件上，电磁感应加热设备通常具备加热效率高，能量转化率高等特点。目前电磁炉、化学反应釜加热设备等装置都使用电磁感应加热技术。

2、由于目前的电磁感应加热装备绝大多数都被设计为单独某个工件加热使用，其线圈大小形状往往也是单独为适配某个被加热工件设计，通用性差、重复利用率低、成本也较高。且往往线圈也会固定在装置上，很难对加热线圈进行角度和位置的调节，灵活度较差很难满足形状较为复杂的工件的电磁感应加热需求。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题，本发明提供一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，解决了传统电磁感应加热装置通用性较差，加热线圈型号单一且较难更换，加热时线圈位置较难调整等问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，包括线圈调姿控制系统、加热工件输送系统、加热工件夹紧系统、线圈更换系统，图像采集系统等部分。

3、所述线圈调姿控制系统包括支撑柱，线性模组、y轴滑轨、线圈旋转模块等部分；线圈调姿控制系统采用深度学习算法对图像采集系统采集的被加热工件表面的图片或视频信息进行处理，识别出被加热工件的几何特征，并根据其几何特征确定该工件的几何中心的坐标位置。控制程序通过获取的几何中心坐标控制由三台线性模组组成的龙门式移动装置控制线圈移动到空间坐标内的对应位置，同时可以通过龙门式移动装置上的z轴线性模组挂载的步进电机线圈旋转模块控制线圈的角度调整，从而满足复杂结构的被加热工件的电磁感应加热需求；所述控制器所采用的深度学习算法，依据深度学习权重对进入检测相机视野的被加热工件整体特征进行自动识别与分类，并由控制程序做出分选决策；所述深度学习权重是通过对预先准备的各类被加热工件的外观图片数据集进行训练获得；

4、所述加热工件输送系统包括机架、传动滚子排、传动滑台等部分；所述传动滚子排位于机架上部；所述传动滑台位于传动滚子排上部，可将被加热工件紧固在传动滑台上平面；

5、所述加热工件夹紧系统包括夹紧气缸，摩擦夹块，固定夹具，接触传感器等部分；夹紧气缸位于机架上部，传动滑台两侧；摩擦夹块通过螺栓固定于夹紧气缸执行部；固定夹具位于传动滑台上部，通过不同的夹具紧固不同的被加热工件；当接触感应器感应到传动滑台接近信号时，控制夹紧气缸伸出摩擦夹块，通过两侧气缸的夹紧力以及产生的摩擦力固定传动滑台；

6、所述线圈更换系统位于z轴线性模组挂载的线圈旋转模块上，包括滑轨、紧固旋钮、绝缘线圈夹块、线圈夹块固定板等部分；所述滑轨固定在旋转模块底板上；所述线圈夹块固定板紧固在滑轨上；所述紧固旋钮位于线圈夹块固定板侧部，通过旋紧紧固旋钮施加的螺旋力使线圈夹块固定板的侧翼处变形夹紧滑轨，实现调节不同尺寸线圈固定位置的目的；所述绝缘线圈夹块位于线圈夹块固定板上部，通过螺丝的锁紧力紧固线圈；

7、所述图像采集系统位于龙门模组装置上的y轴滑轨上，包括相机支架、检测相机、辅助光源等部分；所述图像采集系统可在滑轨上自由移动，当被加热工件在加热输送系统输送到加热位置并由加热工件夹紧系统固定后，可将图像采集系统移动至对应位置，获取被加热工件几何特征。

8、作为本专利的进一步限定，所述线圈调姿控制系统可通过图像采集系统输送的被加热工件位置坐标信号进行控制，也可由控制台人为手动输入位置参数坐标控制。

9、作为本专利的进一步限定，所述图像采集系统包括一台或多台沿不同方位布置的检测相机，以获得被加热工件外观特征信息。

10、作为本专利的进一步限定，所述摩擦夹块为摩擦系数较大耐磨橡胶构成，表面刻有密集十字花纹，增加夹紧时的摩擦力。

11、作为本专利的进一步限定，所述传动滑台刻有凹槽，可限制传动滑台在传动滚子排上的非y轴方向移动。

12、作为本专利的进一步限定，所述线圈更换系统，其中绝缘线圈夹块由绝缘硅胶材料制成。

13、作为本专利的进一步限定，所述线圈调姿控制系统，其中龙门式移动装置上的y轴模块由线性模组与滑块滑轨构成。

14、作为本专利的进一步限定，所述线圈调姿控制系统，其中龙门式移动装置上的线性模组由伺服电机、联轴器和滚珠丝杆构成。

15、作为本专利的进一步限定，所述机架包含六组机架底轮。

技术特征：

1.一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，包括线圈调姿控制系统、加热工件输送系统、加热工件夹紧系统、线圈更换系统，图像采集系统等部分，其特征在于：所述线圈调姿控制系统采用深度学习算法对图像采集系统采集的被加热工件表面的图片或视频信息进行处理，识别出被加热工件的几何特征，并根据其几何特征确定该工件的几何中心的坐标位置。控制程序通过获取的几何中心坐标控制由三台线性模组组成的龙门式移动装置控制线圈移动到空间坐标内的对应位置，同时可以通过龙门式移动装置上的z轴线性模组挂载的步进电机线圈旋转模块控制线圈的角度调整，从而满足复杂结构的被加热工件的电磁感应加热需求；

2.如权利要求1所述的一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，其特征在于：所述线圈调姿控制系统可通过图像采集系统输送的被加热工件位置坐标信号进行控制，也可由控制台人为手动输入位置参数坐标控制。

3.如权利要求1所述的一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，其特征在于：所述图像采集系统包括一台或多台沿不同方位布置的检测相机，以获得被加热工件外观特征信息。

4.如权利要求1所述的一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，其特征在于：所述摩擦夹块为摩擦系数较大的耐磨橡胶构成，表面刻有密集十字花纹，增加夹紧时的摩擦力。

5.如权利要求1所述的一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，其特征在于：所述传动滑台刻有凹槽，可限制传动滑台在传动滚子排上的非y轴方向移动。

6.如权利要求1所述的一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，其特征在于：所述线圈更换系统，其中绝缘线圈夹块由绝缘硅胶材料制成。

7.如权利要求1所述的一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，其特征在于：所述线圈调姿控制系统，其中龙门式移动装置上的线性模组由伺服电机、联轴器和滚珠丝杆构成。

技术总结
本发明公开了一种基于自动控制技术的可换线圈式电磁感应加热装置，包括加热工件输送系统、线圈调姿系统、加热工件夹紧系统、线圈更换系统，图像采集系统等部分。本发明采用计算机视觉技术通过深度学习算法对被加热工件表面外观信息进行处理，识别出被加热工件的几何特征，并根据被加热工件的几何特征确定几何中心，通过线圈调姿系统控制龙门式位移装置将电磁感应加热线圈移动到合适的加热区域，对于几何形状复杂的工件也可以采用手动控制的方法进行调节。本发明可以通过更换不同线圈的方式满足不同大小，不同形状的被加热工件的电磁感应加热需求。本发明可以通过加装红外热成像仪实时监控被加热工件温度，具有被加热工件形状大小范围灵活、加热效率高、能量转换率高、操作简单方便、加热环境整洁、通用性强的优点。

技术研发人员：马秋成,田润丰,彭院中
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12