金属铸锭扒渣系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种金属铸锭扒渣系统及方法，系统包括输送机组、结构光发生器、图像采集装置、图像处理模块、上位机模块、下位机控制模块、显示器和扒渣装置；结构光发生器布置于输送机组的一侧；图像采集装置与结构光发生器成对布置、位于输送机组的另一侧，用于采集对应的发射光并将图像传输至图像处理模块；图像处理模块进行图像及数据处理，计算扒渣前铸锭上渣层厚度；图像处理模块反馈渣层厚度数据给上位机模块，上位机模块对比预置渣层厚度，判别，给下位机控制模块发送指令；下位机控制模块根据接收的指令控制扒渣装置进行初扒、补扒或放行。可实时快速检测铸锭浇铸过程中所产生的渣层厚度，从而动态控制扒渣装置上扒刀运动参数。

Slag raking system and method of metal ingot

【技术实现步骤摘要】
金属铸锭扒渣系统及方法
本专利技术属于冶金行业中扒渣
，特别是涉及一种金属铸锭扒渣系统及方法。
技术介绍
随着国民经济的不断发展，市场对冶炼行业铅、锌、铝等铸锭的表面质量要求越来越高，但在铸锭浇铸过程中，铸锭表面产生的渣皮对其品质会产生很大的负面影响。目前，国内大多数冶炼厂仍采用人工扒渣，受工人技能水平的影响，扒渣效果不一，且该工位劳动强度大，环境恶劣，特别是扒铅渣时，铅蒸汽会严重损害工人健康，未来，该工位将越发招工难、招工贵。所以，实现自动化甚至智能化扒除渣皮并保证锭面质量，是冶炼行业亟待解决的技术难点之一。目前，国内出现了类似机器人的自动扒渣皮装置，但扒渣路径和动作固定且单一，效果不甚理想。因为在浇铸过程中，铸模内产生的渣皮形貌特别是厚度每次都不一样，如果扒刀运动学参数始终不变会造成诸多问题，比如扒刀浸入深度过深会导致铅、锌、铝等贵金属浪费，过浅又扒不干净，影响锭面质量。因此，需要能够根据铸模内渣层的实际情况动态控制扒刀浸入深度、扒渣角度、移动速度等运动学参数。另外，为实时反馈扒渣效果，需对完成扒渣的锭面进行质量检测。传统的检测方法是用肉眼观察并根据经验评判，但由于作业环境恶劣、工人注意力不稳定或主观能动性不强等原因，容易导致误判、漏判甚至不判。因此，需要建立一套扒渣效果评判系统，对扒渣后效果进行检测、反馈，用于判断是否补扒或在后续环节剔除表面质量不合格的铸锭。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种可实时快速检测铸锭浇铸过程中所产生的渣层厚度，从而动态控制扒渣装置上扒刀运动参数的金属铸锭扒渣系统及方法。本专利技术提供的这种金属铸锭扒渣系统，它包括输送机组、结构光发生器、图像采集装置、图像处理模块、上位机模块、下位机控制模块、显示器和扒渣装置；结构光发生器布置于输送机组的一侧，用于向输送机组上的铸锭发射结构光；图像采集装置与结构光发生器成对布置、位于输送机组的另一侧，用于采集对应的发射光并将采集的图像传输至图像处理模块；图像处理模块进行图像及数据处理，计算扒渣前铸锭上渣层厚度；图像处理模块反馈渣层厚度数据给上位机模块，上位机模块对比预置渣层厚度，判别数据，给下位机控制模块发送指令；下位机控制模块根据接收的指令控制扒渣装置中扒刀的运动学参数或控制扒渣装置放行。为了提高扒渣效果，所述结构光发生器和图像采集装置有两套，分设于扒渣装置前后；前套用于检测扒渣前铸锭上渣层厚度，以控制扒渣装置中扒刀的运动学参数；后套用于检测扒渣后铸锭上剩余渣层厚度，判断补扒或放行。作为优选，所述结构光发生器可采用激光扫描器或投影仪，结构光发生器可发出多线结构光或点阵结构光或网格结构光或面结构光。在一个具体实施方式中，所述图像处理模块对采集到的图像进行预处理、二值化、条纹细化及提取，并在显示器上显示；图像处理模块利用提取出的条纹，经过坐标数据转换，计算得到渣层的厚度数据，并反馈至上位机模块；所述运动学参数包括扒刀的浸入深度、倾斜角度和移动速度。在一个具体实施方式中，所述扒渣装置包括机器人、直线驱动模块、动铲模块、工字法兰和定铲模块；直线驱动模块通过工字法兰安装于机器人的自由端下，动铲模块和定铲模块均连接于直线驱动模块下，动铲模块能够相对定铲模块滑动。作为优选，所述直线驱动模块为无杆气缸，包括缸体、滑台、限位块、行程调节杆和侧座；限位块固接于缸体的一端，缸体的侧座外设有连板，行程调节杆穿过限位块能够相对限位块运动以调节滑台的行程，滑台连接于缸体上能够沿缸体滑动，侧座固接于缸体的一侧；动铲模块连接于滑台下，定铲模块连接于连板下；直线驱动模块以其缸体与工字法兰相连。为了提高扒渣质量，所述动铲模块包括固定架、固定座、轴承座、转轴、对辊和扒刀；固定架包括顶板和立板，立板的底端设有铰接耳，固定座包括底板和耳板，底板为矩型板，其一侧设有豁口，固定座通过穿过耳板和铰接耳的转轴与立板铰接，一对轴承座分设于豁口两侧，对辊设置于豁口内、两端分别安装于轴承座内，扒刀倾斜设置于底板下，顶端紧固于豁口的对侧、底端向豁口倾斜；所述固定座的底板上位于立板的两侧均设有限位组件，以限定扒刀转动角度；底板上还设有防护罩。为了减少渣皮下漏，所述限位组件包括基板，基板为折弯板，其一端设有连接孔，另一端设有限位螺栓；立板外侧的限位组件通过穿过连接孔的紧固件紧固于扒刀外，立板内侧的限位组件通过穿过连接孔的紧固件紧固于底板上；所述定铲模块与动铲模块的结构相同，定铲模块和动铲模块相向布置，定铲模块中扒刀的长度大于动铲模块中扒刀的长度。本专利技术还提供了一种金属铸锭扒渣方法，该方法利用上述系统为工具，包括以下步骤：步骤一、对图像采集装置的内、外部参数和结构光发生器发出的结构光光平面参数进行标定；步骤二、控制扒渣装置前的结构光发生器和图像采集装置工作，发射结构光至整个金属铸锭表面，其对应图像采集装置采集其发射光并将采集的图像传输至上位机内的图像处理模块进行图像及数据处理，计算得到扒渣前渣层厚度；步骤三、图像处理模块返回渣层厚度数据给上位机，上位机对比预置渣层厚度判别数据，给下位机控制模块下达相应控制指令；步骤四、下位机控制模块根据接收的指令控制扒渣装置中扒刀的运动学参数；步骤五、控制扒渣装置后的结构光发生器和图像采集装置工作，发射结构光至整个金属铸锭表面，其对应图像采集装置采集其发射光并将采集的图像传输至上位机内的图像处理模块进行图像及数据处理，计算得到扒渣后渣层厚度；步骤六、图像处理模块返回渣层厚度数据给上位机，上位机对比预置渣层厚度判别数据，给下位机控制模块下达相应控制指令，控制扒渣装置补扒或放行该金属铸锭。在一个具体实施方式中，所述标定包括基于2D平面靶标的标定方法和/或基于3D立体靶标的标定方法，用以标定结构光发生器与图像采集装置之间的相对位置关系和其所发射的结构光光平面相对于水平面的夹角；所述渣层厚度包括渣层的最大厚度、最小厚度、算术平均厚度、中位数厚度、众数厚度、厚度方差和厚度标准差；所述图像处理模块进行图像及数据处理包括图像预处理、图像二值化、条纹细化及提取和坐标数据转换。本专利技术在扒渣前，结构光发生器发射结构光在待扒渣铸模的锭面上，图像采集装置采集渣面反射的图像并通过数据线将图像数据传输至上位机模块中。上位机模块中的图像处理模块对采集的图像进行预处理、二值化、条纹细化及提取并在显示器上显示。利用提取出的条纹，经过坐标数据转换，计算得到锭面渣层的厚度数据。图像处理模块返回渣层厚度数据给上位机，上位机对比预置渣层厚度判别数据，给下位机控制模块下达相应控制指令。下位机控制模块根据接收的不同指令，控制扒渣装置上扒刀的运动学参数。从而实现根据监测到的渣层厚度信息对扒刀进行实时调节，提高扒渣动作适应性，提高扒渣效果。附图说明图1为本专利技术一个优选实施例的原理图。图2为本专利技术一个优选实施例的主视示意图。图3为图1的俯视示意图。图4为本优选实施例中结构光透视测量数学模型示意图。图5为本优选实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属铸锭扒渣系统，其特征在于：它包括输送机组、结构光发生器、图像采集装置、图像处理模块、上位机模块、下位机控制模块、显示器和扒渣装置；/n结构光发生器布置于输送机组的一侧，用于向输送机组上的铸锭发射结构光；/n图像采集装置与结构光发生器成对布置、位于输送机组的另一侧，用于采集对应的发射光并将采集的图像传输至图像处理模块；/n图像处理模块进行图像及数据处理，计算扒渣前铸锭上渣层厚度；/n图像处理模块反馈渣层厚度数据给上位机模块，上位机模块对比预置渣层厚度，判别数据，给下位机控制模块发送指令；/n下位机控制模块根据接收的指令控制扒渣装置中扒刀的运动学参数或控制扒渣装置放行。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属铸锭扒渣系统，其特征在于：它包括输送机组、结构光发生器、图像采集装置、图像处理模块、上位机模块、下位机控制模块、显示器和扒渣装置；
结构光发生器布置于输送机组的一侧，用于向输送机组上的铸锭发射结构光；
图像采集装置与结构光发生器成对布置、位于输送机组的另一侧，用于采集对应的发射光并将采集的图像传输至图像处理模块；
图像处理模块进行图像及数据处理，计算扒渣前铸锭上渣层厚度；
图像处理模块反馈渣层厚度数据给上位机模块，上位机模块对比预置渣层厚度，判别数据，给下位机控制模块发送指令；
下位机控制模块根据接收的指令控制扒渣装置中扒刀的运动学参数或控制扒渣装置放行。


2.如权利要求1所述的金属铸锭扒渣系统，其特征在于：所述结构光发生器和图像采集装置有两套，分设于扒渣装置前后；前套用于检测扒渣前铸锭上渣层厚度，以控制扒渣装置中扒刀的运动学参数；后套用于检测扒渣后铸锭上剩余渣层厚度，判断补扒或放行。


3.如权利要求1所述的金属铸锭扒渣系统，其特征在于：所述结构光发生器可采用激光扫描器或投影仪，结构光发生器可发出多线结构光或点阵结构光或网格结构光或面结构光。


4.如权利要求1所述的金属铸锭扒渣系统，其特征在于：所述图像处理模块对采集到的图像进行预处理、二值化、条纹细化及提取，并在显示器上显示；图像处理模块利用提取出的条纹，经过坐标数据转换，计算得到渣层的厚度数据，并反馈至上位机模块；所述运动学参数包括扒刀的浸入深度、倾斜角度和移动速度。


5.如权利要求1所述的金属铸锭扒渣系统，其特征在于：所述扒渣装置包括机器人、直线驱动模块、动铲模块、工字法兰和定铲模块；
直线驱动模块通过工字法兰安装于机器人的自由端下，动铲模块和定铲模块均连接于直线驱动模块下，动铲模块能够相对定铲模块滑动。


6.如权利要求5所述的金属铸锭扒渣系统，其特征在于：所述直线驱动模块为无杆气缸，包括缸体、滑台、限位块、行程调节杆和侧座；限位块固接于缸体的一端，缸体的侧座外设有连板，行程调节杆穿过限位块能够相对限位块运动以调节滑台的行程，滑台连接于缸体上能够沿缸体滑动，侧座固接于缸体的一侧；动铲模块连接于滑台下，定铲模块连接于连板下；直线驱动模块以其缸体与工字法兰相连。


7.如权利要求5所述的金属铸锭扒渣系统，其特征在于：所述动铲模块包括固定架、固定座、轴承座、转轴、对辊和扒刀；
固定架包括顶板和立板，立板...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨公波，黄文虎，高岚，尹泽辉，施耘，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43