隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái),國(guó)內(nèi)的制造業(yè)正面臨著重大的轉(zhuǎn)型升級(jí),而恰恰鋼鐵制造是涉及國(guó)計(jì)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(guó)海洋、航空、先進(jìn)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(shí)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(dòng)標(biāo)識(shí)的噴碼設(shè)備。旨在解決人工印刷所導(dǎo)致序列碼不規(guī)范、不清晰、效率低等問(wèn)題。本課題組以某特鋼企業(yè)的精整線為背景,通過(guò)走訪和調(diào)研國(guó)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(dòng)噴碼的直角坐標(biāo)機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多次試驗(yàn),結(jié)果證明其具有噴碼效率高、噴碼質(zhì)量高、自動(dòng)化程度高、制作成本低等特點(diǎn)。本論文主要從精整線自動(dòng)噴碼方案設(shè)計(jì)、直角坐標(biāo)機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)和特鋼棒材噴碼試驗(yàn)優(yōu)化等四方面進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。所做工作主要包括:1)通過(guò)實(shí)際走訪有關(guān)鋼鐵標(biāo)識(shí)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(diǎn),最終確立了基于直角坐標(biāo)機(jī)器人和激光測(cè)距儀的噴碼方案和噴碼流程;2)結(jié)合設(shè)計(jì)的方案,利用三維設(shè)計(jì)軟件Sliodworks進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)建模,包括機(jī)器人... 

【文章來(lái)源】： 胡世君 河北科技大學(xué)

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

車間場(chǎng)景伴隨著“機(jī)器換人”時(shí)代的逐漸到來(lái)[6]，

河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-1車間場(chǎng)景圖1-2噴碼效果伴隨著“機(jī)器換人”時(shí)代的逐漸到來(lái)[6]，國(guó)家、社會(huì)、企業(yè)、公民都越來(lái)越意識(shí)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(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)就是第一生產(chǎn)力的發(fā)展目標(biāo)，更在一定意義上解放了人類的雙手，讓工人遠(yuǎn)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(dòng)噴碼問(wèn)題，特鋼企業(yè)將失去企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，被市場(chǎng)所淘汰�？偟膩�(lái)說(shuō)，在特鋼棒材生產(chǎn)領(lǐng)域迫切需要開展對(duì)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(biāo)碼，并且標(biāo)識(shí)要規(guī)范、準(zhǔn)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(jí)重點(diǎn)支撐項(xiàng)目。歷時(shí)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(dòng)噴碼系統(tǒng)。在中國(guó)智能制造2025以及工業(yè)4.0的大背景下，十分有必要加強(qiáng)特鋼棒材的智能制造水平，盡可能用機(jī)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(duì)象，提出以激光測(cè)距、油墨供料系統(tǒng)、直角坐標(biāo)機(jī)器人控制以及機(jī)器視覺(jué)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(gè)唯一的編碼標(biāo)注在每根棒材端面上，通過(guò)該編碼與其它工藝流程特征碼的唯一關(guān)聯(lián)性，實(shí)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?guó)特鋼工業(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(dòng)了鋼鐵工業(yè)邁向智能化的步伐，對(duì)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)與可持續(xù)發(fā)展以及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程具有一定的可借鑒意義。本項(xiàng)目的完成將填補(bǔ)特鋼棒材標(biāo)

河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3UNIMATE機(jī)器人隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，應(yīng)運(yùn)而生了各種專門針對(duì)鋼鐵企業(yè)的噴碼機(jī)器人系統(tǒng)，下面主要介紹國(guó)外著名鋼鐵標(biāo)識(shí)設(shè)備供應(yīng)商生產(chǎn)的鋼鐵標(biāo)識(shí)設(shè)備及其特點(diǎn)[11]。美國(guó)專利US2646746A提到了一款專門針對(duì)于熱態(tài)鋼板產(chǎn)品的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)，這款打標(biāo)機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)氣流的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)，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(fù)沖擊到鋼鐵表面，最終形成所需要的產(chǎn)品標(biāo)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(biāo)識(shí)的效果和質(zhì)量。德國(guó)的STOMMEL&VOOS公司（簡(jiǎn)稱S&V）設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款基于西門子PLC和上位計(jì)算機(jī)控制的鋼鐵產(chǎn)品打標(biāo)機(jī)。其驅(qū)動(dòng)設(shè)備選用定位精度高運(yùn)行穩(wěn)定的伺服系統(tǒng)，在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，利用高速運(yùn)動(dòng)打印針的動(dòng)能和壓強(qiáng)，在產(chǎn)品表面形成厚度可達(dá)3mm的標(biāo)識(shí)，字符保留時(shí)間可達(dá)半年之久。此款標(biāo)識(shí)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(biāo)識(shí)。奧地利的NUMTEC-INTERSTAHL公司（簡(jiǎn)稱N-I）在噴碼設(shè)備的技術(shù)研發(fā)上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，該公司是一家全球?qū)Ｗ⒂谠O(shè)計(jì)金屬制品生產(chǎn)線自動(dòng)化的集團(tuán)企業(yè)，擁有專門的金屬產(chǎn)品標(biāo)識(shí)設(shè)備研發(fā)部門。N-I設(shè)計(jì)生產(chǎn)的最新鋼板噴號(hào)系統(tǒng)采用五軸串聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)噴碼頭書寫產(chǎn)品標(biāo)號(hào)，噴頭采用全新多噴嘴點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，噴嘴直徑最小可達(dá)6mm，采用性能穩(wěn)定的電磁閥控制通斷和時(shí)序，如圖1-4。該噴碼機(jī)器人被固定在特定的噴碼工位上，當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品達(dá)到的信號(hào)時(shí)，串聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)噴碼頭從坐標(biāo)原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到噴碼工位，按照預(yù)先設(shè)定的噴碼程序開始執(zhí)行噴碼位置探測(cè)工作，

【參考文獻(xiàn)】：
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