隨著工業(yè)4.0時代的到來,國內(nèi)的制造業(yè)正面臨著重大的轉(zhuǎn)型升級,而恰恰鋼鐵制造是涉及國計民生的重中之重。高品質(zhì)特殊鋼是鋼鐵材料中的高科技產(chǎn)品,關(guān)系到我國海洋、航空、先進裝備制造等至關(guān)重要領(lǐng)域的發(fā)展與壯大。正是由于特鋼的特殊地位,所以有必要在全產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)可追溯生產(chǎn),有必要在特鋼精整線上開發(fā)一套自動標識的噴碼設(shè)備。旨在解決人工印刷所導致序列碼不規(guī)范、不清晰、效率低等問題。本課題組以某特鋼企業(yè)的精整線為背景,通過走訪和調(diào)研國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,開發(fā)了一套適用于精整線特鋼棒材端面自動噴碼的直角坐標機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)在實驗室進行多次試驗,結(jié)果證明其具有噴碼效率高、噴碼質(zhì)量高、自動化程度高、制作成本低等特點。本論文主要從精整線自動噴碼方案設(shè)計、直角坐標機器人執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計、控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和特鋼棒材噴碼試驗優(yōu)化等四方面進行了研究和設(shè)計。所做工作主要包括:1)通過實際走訪有關(guān)鋼鐵標識領(lǐng)域的龍頭企業(yè),又結(jié)合河北省某特鋼企業(yè)的精整線,分析了其噴碼的必要性和技術(shù)難點,最終確立了基于直角坐標機器人和激光測距儀的噴碼方案和噴碼流程;2)結(jié)合設(shè)計的方案,利用三維設(shè)計軟件Sliodworks進行了整體設(shè)計建模,包括機器人... 

【文章來源】： 胡世君 河北科技大學

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

車間場景伴隨著“機器換人”時代的逐漸到來[6]，

河北科技大學碩士學位論文2圖1-1車間場景圖1-2噴碼效果伴隨著“機器換人”時代的逐漸到來[6]，國家、社會、企業(yè)、公民都越來越意識到智能裝備的重要性[7]。它不僅僅解決了生產(chǎn)效率較低的問題，實現(xiàn)了科學就是第一生產(chǎn)力的發(fā)展目標，更在一定意義上解放了人類的雙手，讓工人遠離有毒有害的高危崗位。倘若特鋼企業(yè)如果不解決上述自動噴碼問題，特鋼企業(yè)將失去企業(yè)的核心競爭力，被市場所淘汰�？偟膩碚f，在特鋼棒材生產(chǎn)領(lǐng)域迫切需要開展對噴碼系統(tǒng)的研究工作，要求噴碼系統(tǒng)要賦予精整線上的每一根棒材詳盡的產(chǎn)品標碼，并且標識要規(guī)范、準確不能缺失。這也是本論文研究的主要內(nèi)容與方向。1.1.2課題研究的意義本文所研究課題是與河北某鋼鐵企業(yè)合作的省級重點支撐項目。歷時半年多的走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前特鋼小直徑棒材（50~200mm）噴碼基本上全靠人工噴碼，缺乏自動噴碼系統(tǒng)。在中國智能制造2025以及工業(yè)4.0的大背景下，十分有必要加強特鋼棒材的智能制造水平，盡可能用機器取代人工參與環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)制造效率和效益。本課題組在分析現(xiàn)有特鋼棒材生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，以特鋼企業(yè)精整線為研究對象，提出以激光測距、油墨供料系統(tǒng)、直角坐標機器人控制以及機器視覺等為技術(shù)支撐的研究方案，開發(fā)和研制出一套適用于直徑在50到200mm的特鋼棒材精整噴碼系統(tǒng)。該系統(tǒng)將一個唯一的編碼標注在每根棒材端面上，通過該編碼與其它工藝流程特征碼的唯一關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)特鋼棒材全生命周期的可追溯，提高了特鋼棒材產(chǎn)品的質(zhì)量水平，或?qū)⒊蔀槲覈劁摴I(yè)智能制造及質(zhì)量控制的關(guān)鍵一環(huán)，直接或者間接地推動了鋼鐵工業(yè)邁向智能化的步伐，對我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級、創(chuàng)新驅(qū)動與可持續(xù)發(fā)展以及實際生產(chǎn)過程具有一定的可借鑒意義。本項目的完成將填補特鋼棒材標

河北科技大學碩士學位論文4圖1-3UNIMATE機器人隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛，應(yīng)運而生了各種專門針對鋼鐵企業(yè)的噴碼機器人系統(tǒng)，下面主要介紹國外著名鋼鐵標識設(shè)備供應(yīng)商生產(chǎn)的鋼鐵標識設(shè)備及其特點[11]。美國專利US2646746A提到了一款專門針對于熱態(tài)鋼板產(chǎn)品的氣動打標機，這款打標機通過計算機控制電磁閥來實現(xiàn)氣流的轉(zhuǎn)換，進而驅(qū)動氣缸運動，氣缸執(zhí)行末端配備由硬質(zhì)合金制成的打印針，打印針循環(huán)往復沖擊到鋼鐵表面，最終形成所需要的產(chǎn)品標記。但是高溫鋼鐵產(chǎn)品表面特別容易氧化生成氧化皮，很容易影響到標識的效果和質(zhì)量。德國的STOMMEL&VOOS公司（簡稱S&V）設(shè)計生產(chǎn)的一款基于西門子PLC和上位計算機控制的鋼鐵產(chǎn)品打標機。其驅(qū)動設(shè)備選用定位精度高運行穩(wěn)定的伺服系統(tǒng)，在伺服電機的驅(qū)動下，利用高速運動打印針的動能和壓強，在產(chǎn)品表面形成厚度可達3mm的標識，字符保留時間可達半年之久。此款標識設(shè)備主要應(yīng)用于鋼鐵產(chǎn)品、鐵路車輪、汽車車橋等相關(guān)產(chǎn)品的標識。奧地利的NUMTEC-INTERSTAHL公司（簡稱N-I）在噴碼設(shè)備的技術(shù)研發(fā)上占有絕對的優(yōu)勢，該公司是一家全球?qū)Ｗ⒂谠O(shè)計金屬制品生產(chǎn)線自動化的集團企業(yè)，擁有專門的金屬產(chǎn)品標識設(shè)備研發(fā)部門。N-I設(shè)計生產(chǎn)的最新鋼板噴號系統(tǒng)采用五軸串聯(lián)機器人帶動噴碼頭書寫產(chǎn)品標號，噴頭采用全新多噴嘴點陣結(jié)構(gòu)，噴嘴直徑最小可達6mm，采用性能穩(wěn)定的電磁閥控制通斷和時序，如圖1-4。該噴碼機器人被固定在特定的噴碼工位上，當檢測到產(chǎn)品達到的信號時，串聯(lián)機器人帶動噴碼頭從坐標原點運動到噴碼工位，按照預先設(shè)定的噴碼程序開始執(zhí)行噴碼位置探測工作，

【參考文獻】：
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本文編號：2947386