【浅谈钢厂棒材自动计数系统】某钢厂对一座用于棒材淬火

　　摘要:棒材自动计数分隔一直是未能彻底解决的问题,本文从可操作性角度提出设想,希望通过机械、电气系统完成一套自动计数系统的设想。　　关键词:棒材 计数 图像　　棒材自动计数分隔一直是未能彻底解决的问题,目前我国棒材生产企业普遍采用人工计数方法。该方法劳动强度大,工作效率低,系统生产能力有限,而且准确性难以保证。针对这种情况,我们想通过采用现代化手段和技术创新,能否开发出适合我国钢铁企业的棒材自动计数系统,以有效提高劳动生产率,把工人从繁重的体力劳动和恶劣环境中解放出来,力求为企业提供高科技设备,现从以下方面论证自动计数系统可行性。
　　针对轧钢厂棒材生产工艺现状,为了实现标准化打捆包装要求,我们希望利用综合图像识别、机械系统、光电检测和控制技术,实现棒材生产线计数定支环节机械化和自动化操作。
　　轧钢厂中,生产线上的棒材在进行打捆包装之前需要计数,每种规格的每捆数量是不同的,计数必须按不同规格的棒材要求在线完成。当棒材从传输辊道上移送到计数链条台架上时,有重叠和交叉现象,尤其是对φ6mm～φ14mm小规模棒材更是如此,这就使棒材的分离工作难度增加,也给计数工作带来了一定的误差。所以需要特定的执行机构对棒材进行处理。下面浅谈一下棒材自动计数系统的思路和原理。
　　棒材在线自动计数分隔系统可由振动装置、阻挡振动平铺振动装置、光电计数、分离装置、图像处理和控制系统几部分组成,如图1所示。
　　图像处理系统包括软件和硬件部分,通过对棒材分散程度进行辨别确定是否符合平铺前要求。振动装置用来振动直径较小的多层棒材的情况。棒材阻挡振动平铺装置是一个齿臂结构,其上有主齿臂和副齿臂,可以调整齿形的大小。光电计数利用光纤传感器检测棒材通过,可编程控制器进行计数累加。控制系统以目前在工业现场应用。
　　图1 棒材在线自动计数分隔系统的组成
　　阻挡振动平铺装置是本系统的一个最重要的组件,安装在二段传送链之间的轧道上。该装置为一个齿臂机构放在一个振动平台上,上有主齿臂和副齿臂,可以调节齿的大小,该装置结构简单,并且具有振动功能,能够适应现场复杂状况,不会出现堵死现象。此机构在挡住棒材的同时,又进行图像处理的计数。当计数值超过设定值时,齿臂机构升起,对棒材进行平铺处理,只有实现了平铺,后面的光电计数装置才有意义。其结构简图如图2所示。
　　设计齿臂时,应考虑以下因素:
　　(1)齿臂的数量不宜过多或过少。齿臂安置过多,会使整个系统庞大、笨重,并且增加制造成本造成浪费。(2)将齿臂安装在棒线材平铺于传送链条上时挠度最大的位置（即两链条的中间处）,以减少棒材可能出现交叉情况的点,同时,也便于安装。(3)齿形设计。齿的深度应保证棒线材落如齿槽后,高点与齿的上表面在同一水平面上,以减小下滑棒材与齿臂间的摩擦系数,便于棒材滑落。齿槽间距过窄可能导致计数分离环节的分离手无法准确开要分离的棒材,因此,最小齿间距应足够宽。(4)为了满足不同直径棒材批量生产的需要将齿槽宽设计成可调整,可以有效降低系统的生产、安装成本,并避免由于拆换齿臂造成的生产效率降低。
　　分离装置是系统重要的执行机构,是实现棒材自动分离的关键设备,也是机械系统设计的另一个重点和难点。
　　分离系统可以采用汽缸装置组成。当计数值达到定支数时,可编程控制器发出信号,链条停止运动,分离系汽缸升起,以挡住后面的棒材,链条运动,把棒材自动分离开来,而前面的棒材由传送链输送到收集槽中,进行捆扎打包。
　　图像采集区:齿臂正上方即为图像采集区。当传送链将棒材运送致齿臂上方时,齿臂前端的挡板将阻碍棒线材继续向前运动,从而使棒材处于图像采集区,便于摄像头准确采集棒线材端面图像。
　　振动平铺:当图像处理计数装置记录的棒材数目超过设定值时,齿臂将缓慢倾斜至临界角度,使齿臂上棒材分为两部分。一部分将落入臂齿;另一部分将沿倾斜的臂齿滑下。
　　本论文在分析现有棒材计数方法的基础上,对比国内外目前同类棒材自动计数方法,提出了一种利用图像处理和识别技术实现工业生产线上棒材自动计数的新方法,对于小直径棒材,图像处理方法显示出其优越性;提出了一种棒材在线自动计数分隔方法,包括机械系统、图像处理、光电检测以及控制系统,为棒材计数开辟了一条新途径;结合工业现场环境,设计了一套机械系统包括振动装置、阻挡振动平铺装置、分离装置,能够实现棒材的平铺和分离,并分析了振动模型的运动仿真,为棒材在线自动计数分隔系统的实现奠定了基础;通信的可靠实现是系统运行的关键。本论文中,从软、硬件两方面给出了PLC与变频器通信设计方案和具体实现。该种通信设计经济实用,实现方便。
　　棒材在线计数分隔是一个非常复杂的系统,本文的计数方案是基于现有的图像处理技术,充分考虑了现场因素对系统的影响,具有很强的实用价值。
　　参考文献
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