基于耐火材料行业一种自动取砖检测设备的研制

2023-02-21王勤昌李智通

现代制造技术与装备 2023年1期

关键词：砖块控制柜气缸

王哲王勤昌王冬李智通

（山东科汇电力自动化股份有限公司，淄博 255000）

1 耐火砖自动取砖检设备的结构

整个取砖监测设备由取砖部分和视觉检测部分组成。

1.1 取砖部分

取砖部分由取砖平台、移动平台、取砖夹具、真空吸盘、升降气缸、支撑板、滚轮、配重箱、空压箱、同步带、电机、导轨、电控柜以及地脚等构成。其中，取砖平台上安装有支撑板，支撑板安装有滚轮。移动平台两侧安装有导轨，导轨与滚轮配合，可使移动平台在取砖平台上前后移动。移动平台上安装有升降气缸，可以带动取砖夹具进行上下移动。取砖夹具上安装有真空吸盘，可在贴近砖块表面时抽真空，将砖块吸起[1]。

1.2 视觉检测部分

视觉检测部分由运砖平台、同步带、电机、导轨、移动支架、翻转支架、翻转气缸、检测室、检测支架、相机支架、相机、相机调节板以及光源支架等构成。移动检测平台上装有2个导轨、电机和同步带。移动支架安装在导轨上，依靠同步带与电机进行驱动。它上面还安装有翻转气缸，主要通过转动轴与翻转支架进行连接。运砖平台上安装有检测室，含有检测框架。检测框架上装有相机和调节装置。检测部分主要移动和检测取砖设备上的耐火砖，最终移动到平台末端翻转使砖块立起，方便工人或码垛设备进行搬运。

2 工作流程

设备的工作流程如图1所示。压砖机完成压砖和出砖后，便会向自动取砖检测设备发出信号。设备接收到信号后，命令取砖移动平台运行至砖块上方，此时取砖夹具上的真空吸盘吸取砖块。随后取砖移动平台回退至运砖平台上方接取砖块，真空吸盘停止工作，砖块落至运转平台。运砖平台带动砖块移动至视觉检测位置[2]，待视觉检测完成后发出信号，运砖平台便带动砖块移动至搬砖位置，等待机械码垛或者人工搬运。运砖平台检测到砖块已移走，便会回移到初始位置，等待下一块砖取出。

3 结构设计

3.1 自动取砖部分

取砖结构主要组成部件如图2所示。它利用真空吸盘贴紧砖块表面产生负压，使吸盘牢牢吸住砖块。因为压砖机出砖的空间有限，所以利用移动平台带动吸盘和砖块移出压砖机才能方便运砖。取砖部分安装有升降气缸，可实现吸盘的上升与下降，便于吸盘紧紧贴合砖块。取砖夹具有角度调节功能，可针对斜面砖进行角度调节，以便吸取砖块。

图2 取砖部分

3.2 运砖及视觉检测部分

运砖及视觉检测结构主要组成部件如图3所示。它利用气缸升降特点将砖块从取砖吸盘上接至运砖平台，利用同步带将砖块从取砖吸盘下面移动至检测室内部。检测室内的相机对砖块尺寸进行检测，随后将砖块移动至运砖平台末端，运砖翻转平台利用气缸将砖块翻转近90°，使得砖块接近竖直状态，便于工人手动搬运砖块[3]。

图3 运砖及视觉检测机械结构

4 电气控制部分

电气控制部分主要由控制柜、操作盒、接近开关、气缸感应器、电磁阀、伺服电机以及远程监控等部分组成，如图4所示。

图4 电气系统组成

操作盒具有设定工艺参数、状态监控、日志记录以及向控制柜发送设备动作命令等功能。伺服电机根据控制柜发出的“脉冲+方向”指令带动平台运行。平台自动运行时，由控制柜读取电机编码器数据，以获取电机的实时位置信息，不断校正脉冲个数，直至电机停机。为保证精准控制，停机后控制柜会通过接近开关检测各平台的停机位置是否准确。电磁阀根据控制柜发出的命令进行相应动作，气缸感应器检测相应气缸的动作幅度是否到位。远程监控系统通过RS-485与控制柜进行实时通信，能够及时查看系统运行状态。

5 视觉检测操作流程

视觉检测操作的整体流程如图5所示。软件运行后，可点击“参数设置”按钮对滤波形式、阈值问题和待测物体的长宽进行设置[4]。通过Modbus TCP协议与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）进行通信，在延时抓拍的同时进行测量，并将测量结果显示在数据栏里面发送给PLC[5]，如图6所示。测量结果会保存在日志和数据库中，方便查看。也可采取手动测量形式，点击抓拍按钮，对耐火砖进行拍照并采集图像[6]。