技术领域
[0001] 本
发明涉及热
镀锌加工技术领域，尤其是涉及一种锌锅锌液面浮渣全自动捞渣系统及其捞渣方法。
背景技术
[0002] 现阶段，为了提高带
钢的耐
腐蚀性能，一种常规的技术解决手段就是在带钢的表面镀上一层耐腐蚀的镀层，其中热镀是成本和
质量平衡的最常规镀层手段，在热镀技术中，热镀纯锌、
合金化热镀锌、热镀
铝、热镀铝
硅和热镀锌铝镁等热镀技术通常都采用锌锅，将镀层金属熔融在锌锅中，然后带钢等镀件浸没到锌锅的镀液中进行热镀，在热镀过程中，不可避免地会产生锌渣，而锌渣中的锌液面浮渣如果处理不当，会对带钢连续热镀锌产生不良的影响，不仅降低带钢产品的表面质量，也会导致锌液面浮渣
凝结，造成生产无法持续进行，因此在热镀过程中需要对锌锅内的锌液面浮渣进行捞渣作业，但是捞渣作业的环境相当差，所需的劳动强度大，容易对工作人员的身体健康造成不良的影响。
[0003] 在
申请号为200810229437.7，
发明名称为一种铝液捞渣机及捞渣方法的中国
专利文献中，公开了一种铝液捞渣机及捞渣方法，一种铝液捞渣机由下述结构构成：
机架，机架上设有传动装置，机架上设有轨道，轨道内设有滚轮，滚轮设在移动车上，传动装置与移动车固定，移动车与移动架连接，在移动架上设有2号汽缸，在移动车上固定1号汽缸，1号汽缸的
活塞杆固定在移动架的下部，2号汽缸的
活塞杆与捞渣板固定连接；一种铝液捞渣机的捞渣方法包括以下步骤：2号汽缸的活塞杆伸出，移动架下降，捞渣板也下降，待捞渣板下降到铝液表面的一定的深度时，2号汽缸的活塞杆停止伸出，减速
电机运行，主动
链轮旋转，链条向右运动带动移动车向右运动，捞渣板在铝液中运动，将悬浮在铝液表面的渣质捞出，减速电机停止运行，2号汽缸的活塞杆缩回，移动架上升，捞渣板也随着上升，带上升到位，2号汽缸的活塞杆停止缩回，减速电机反方向运行，此
时移动车向左运行，运行到位后，减速电机停止运行，1号汽缸的活塞杆快速伸出，移动架绕2号支座的轴心旋转，移动架撞在3号支座上，粘敷在捞渣板上的渣质在强烈的冲击下被震动下来，1号汽缸的活塞杆缩回，返回原位。其存在的问题是捞渣作业时，捞渣机仅依靠连
锁条件和程序设定周期被动地执行捞渣作业，即使锌锅区域没有渣质，捞渣机也会执行捞渣动作，反之，如果锌锅区域已经赶过来了渣质，未到捞渣程序设定的时间，不会执行捞渣作业；在锌锅区域中，对于在什么
位置捞渣，捞渣机不会自主决定，只会按照程序设定区域机械式地执行赶渣动作和捞渣动作，对于不在程序设定区域的渣质，捞渣机不会有任何动作，这种情况就需人工调整并完成工作，无法全自动化捞渣作业。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种锌锅锌液面浮渣全自动捞渣系统及其捞渣方法，能实现全自动化执行捞渣作业和扒渣作业，智能识别捞渣位置和捞渣时机。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种锌锅锌液面浮渣全自动捞渣系统，包括有
视觉识别系统、捞渣执行系统、位置传感系统、连锁条件识别系统、智能
服务器、
人机界面、备用手工
操作系统和捞渣斗；
[0007] 视觉识别系统包括摄像机、摄像
角度调整机构、视觉识别服务器、视觉识别
软件、
编码器和
存储器，视觉识别服务器与智能服务器相互数据通信，视觉识别系统可自动识别锌锅内锌液面浮渣的位置和捞渣斗内已装入的锌渣量；
[0008] 捞渣执行系统包括六轴捞渣
机器人、捞渣机器人PLC、捞渣机器人固定安装机械机构、捞渣机器人转动机构、捞渣机器人移动机构和捞渣勺，捞渣机器人PLC与智能服务器相互数据通信，捞渣执行系统主要负责捞渣作业的执行；
[0009] 位置传感系统包括测距
传感器、测角传感器、
定位传感器、极限限位传感器、三维空间坐标定位PLC和三维空间坐标定位软件，位置传感系统与智能服务器相互数据通信，位置传感系统可实时定位锌锅内的锌液面浮渣、捞渣斗内的锌渣和六轴捞渣机器人的当前位置；
[0010] 连锁条件识别系统包括主线连锁条件的识别模
块、作业区域外物进入的识别模块和六轴捞渣机器人运行连锁条件的识别模块，连锁条件识别系统与智能服务器相互数据通信，连锁条件识别系统用于判断是否适合扒渣作业或捞渣作业；
[0011] 智能服务器属于总控制中心，其功能包括捞渣时机或扒渣时机的判断和选择、捞渣位置或扒渣位置的判断和选择、捞渣作业指令或扒渣作业指令的发送、捞渣作业停止指令或扒渣作业停止指令的发送、捞渣作业紧急停止指令或扒渣作业紧急停止指令的发送、锌渣吊
耳放置指令的发送以及锌渣锭吊装指令的发送；
[0012] 人机界面可用于整个捞渣系统的状态显示和
信号追踪；
[0013] 备用手工操作系统包括备用手工操作盘箱、手动
触摸屏、操作按钮和操作
手柄，备用手工操作系统可用于设备维护、设备调试以及紧急情况下的手工操作。
[0014] 优选地，还包括锌渣吊耳放置系统，锌渣吊耳放置系统包括机械手、控
制模块、机械手存放架、捞渣勺存放架、第一
夹钳和锌渣吊耳
喂料装置，
控制模块与智能服务器相互数据通信。
[0015] 优选地，还包括锌渣锭起吊系统，锌渣锭起吊系统包括第二夹钳、吊具、吊具行走轨道、锌渣锭起吊控制PLC和锌渣锭视觉识别模块，第二夹钳、吊具、吊具行走轨道和锌渣锭视觉识别模块均受锌渣锭起吊控制PLC的控制，锌渣锭起吊控制PLC与智能服务器相互数据通信。
[0016] 优选地，还包括电磁赶渣系统，电磁赶渣系统包括电磁赶渣器、电磁赶渣器悬挂和升降装置、冷却系统、供电系统和电磁赶渣控制系统，冷却系统包括
风机、
马达和冷却管道，供电系统包括电源
变压器、电源
开关和
电缆，电磁赶渣控制系统包括电磁赶渣控制PLC、电磁赶渣控制主机和电磁赶渣控制软件，电磁赶渣系统与人机界面相互数据通信，电磁赶渣系统与备用手工操作盘箱相互连接通信。
[0017] 一种捞渣方法，包括以下步骤：
[0018] 步骤一：连锁条件识别系统检测整个捞渣系统的运行条件是否满足，若是满足捞渣系统的运行条件，执行步骤二，若是不满足捞渣系统的运行条件，停止工作，并发出警报；
[0019] 步骤二：整个捞渣系统首先进行复位，然后视觉识别系统对捞渣作业区域进行视觉识别，若是有外物进入捞渣作业区域，暂停捞渣作业，并发出警报，若是没有外物进入捞渣作业区域，则视觉识别系统对捞渣作业区域内的锌液面浮渣进行当前位置的识别和范围大小的测量，获得的检测数据发送至智能服务器；
[0020] 步骤三：智能服务器根据在步骤二中获得的检测数据进行分析和判断，决定选择的是执行扒渣作业，或者执行捞渣作业，或者系统等待；
[0021] 步骤四：若是系统等待，则直接返回到步骤一，若是执行扒渣作业，智能服务器向捞渣执行系统发出扒渣作业指令，扒渣作业指令包括扒渣的起始位置，扒渣的终止位置和扒渣的次数，扒渣作业完成后返回到步骤一，若是执行捞渣作业，智能服务器向捞渣执行系统发出捞渣作业指令，捞渣作业指令包括捞渣的位置，每次捞渣作业完成后返回到步骤一，捞渣系统的运行条件重新进行检测和捞渣作业区域内的锌液面浮渣重新进行视觉识别，直至捞渣作业区域的锌液面浮渣被全部捞出。
[0022] 优选地，在步骤四中，执行捞渣作业时，每次都会将锌液面浮渣倾倒放入捞渣斗内，然后视觉识别系统对捞渣斗内的锌液面浮渣量进行视觉识别和判断，以及检测是否有锌渣吊耳，若是锌液面浮渣量达到设定的堆积量且未检测有锌渣吊耳，则智能服务器发出锌渣吊耳放置指令，人机界面显示当前状态的数据；若是锌液面浮渣量超过设定的堆积量，则智能服务器发出锌渣锭吊装指令，人机界面显示当前状态的数据；若是锌液面浮渣量达到捞渣斗的上限量，则智能服务器发出捞渣作业紧急停止指令，停止捞渣作业，并发出警报，连锁条件识别系统一直保持工作，一旦发现捞渣系统的运行条件不满足，捞渣作业也会停止，并发出警报，双重安全保护，捞渣作业停止之后，捞渣系统进行复位，返回到步骤一，重新工作。
[0023] 本发明的有益效果为：本发明能自动识别锌液面浮渣所在的位置，根据锌液面浮渣量的多少来自动选择先将锌渣扒到待捞渣区域还是直接捞除；自动识别是否需要执行捞渣作业；根据连锁条件自动识别是否能执行扒渣作业或者捞渣作业；自动识别捞渣斗内已堆积的锌渣量，当锌渣量达到预先设定的堆积量后，自动提醒工作人员放置锌渣吊耳或者自动放置锌渣吊耳；当锌渣量达到捞渣斗的上限量后，自动提醒工作人员将锌渣铲走或者自动将锌渣吊到
指定的锌渣放置区域；本发明实现了扒渣作业、捞渣作业、锌渣吊耳放置作业、锌渣锭吊装作业的智能化和全自动化，减少了现场作业强度，避开了高温区域作业，提高了工作人员的安全性。
附图说明
[0024] 图1是本发明一种锌锅锌液面浮渣全自动捞渣系统的系统组成示意图。
[0025] 图2是本发明一种锌锅锌液面浮渣全自动捞渣系统的工作步骤
流程图。
具体实施方式
[0026] 下面将结合附图，对本发明
实施例中的技术方案进行描述。
[0027] 如图1所示，一种锌锅锌液面浮渣全自动捞渣系统，包括有视觉识别系统1、捞渣执行系统2、位置传感系统3、连锁条件识别系统4、智能服务器5、人机界面6、备用手工操作系统7和捞渣斗8；
[0028] 视觉识别系统1包括摄像机9、摄像角度调整机构10、视觉识别服务器11、视觉识别软件12、编码器13和存储器14，视觉识别服务器11与智能服务器5相互数据通信，视觉识别系统1可自动识别锌锅内锌液面浮渣的位置和捞渣斗8内已装入的锌渣量；
[0029] 捞渣执行系统2包括六轴捞渣机器人15、捞渣机器人PLC16、捞渣机器人固定安装机械机构17、捞渣机器人转动机构18、捞渣机器人移动机构19和捞渣勺20，捞渣机器人PLC16与智能服务器5相互数据通信，捞渣执行系统2主要负责捞渣作业的执行；
[0030] 位置传感系统3包括测距传感器21、测角传感器22、定位传感器23、极限限位传感器24、三维空间坐标定位PLC25和三维空间坐标定位软件26，位置传感系统3与智能服务器5相互数据通信，位置传感系统3可实时定位锌锅内的锌液面浮渣、捞渣斗8内的锌渣和六轴捞渣机器人15的当前位置；
[0031] 连锁条件识别系统4包括主线连锁条件的识别模块27、作业区域外物进入的识别模块28和六轴捞渣机器人运行连锁条件的识别模块29，连锁条件识别系统4与智能服务器5相互数据通信，连锁条件识别系统4用于判断是否适合扒渣作业或捞渣作业；
[0032] 智能服务器5属于总控制中心，其功能包括捞渣时机或扒渣时机的判断和选择、捞渣位置或扒渣位置的判断和选择、捞渣作业指令或扒渣作业指令的发送、捞渣作业停止指令或扒渣作业停止指令的发送、捞渣作业紧急停止指令或扒渣作业紧急停止指令的发送、锌渣吊耳放置指令的发送以及锌渣锭吊装指令的发送；
[0033] 人机界面6可用于整个捞渣系统的状态显示和信号追踪；
[0034] 备用手工操作系统7包括备用手工操作盘箱30、手动触摸屏31、操作按钮32和操作手柄33，备用手工操作系统7可用于设备维护、设备调试以及紧急情况下的手工操作。
[0035] 还包括锌渣吊耳放置系统34，锌渣吊耳放置系统34包括机械手35、控制模块36、机械手存放架37、捞渣勺存放架38、第一夹钳39和锌渣吊耳喂料装置40，控制模块36与智能服务器5相互数据通信。第一夹钳39安装在机械手35上，在捞渣作业的执行过程中，当需要放置锌渣吊耳时，六轴捞渣机器人15会先将捞渣勺20放置在捞渣勺存放架38上，然后在机械手存放架37上自动安装机械手35，安装完毕后，六轴捞渣机器人15驱动机械手35在锌渣吊耳喂料装置40上夹取锌渣吊耳，最后将锌渣吊耳放入捞渣斗8内，实现自动化锌渣吊耳的放置作业。
[0036] 还包括锌渣锭起吊系统41，锌渣锭起吊系统41包括第二夹钳42、吊具43、吊具行走轨道44、锌渣锭起吊控制PLC45和锌渣锭视觉识别模块46，第二夹钳42、吊具43、吊具行走轨道44和锌渣锭视觉识别模块46均受锌渣锭起吊控制PLC45的控制，锌渣锭起吊控制PLC45与智能服务器5相互数据通信。当需要起吊锌渣锭时，智能服务器5对锌渣起吊控制PLC45发送锌渣锭吊装指令，锌渣起吊控制PLC45控制吊具43在吊具行走轨道44上移动，吊具43安装有第二夹钳42，到达捞渣斗8上方后，吊具43使第二夹钳42下降到指定的位置，第二夹钳42从捞渣斗8中夹住锌渣吊耳后开始上升起吊，上升到一定高度后沿着吊具行走轨道44移动到锌渣锭的固定放置位置，并放开锌渣吊耳，最后复位移动到待机位，锌渣锭起吊控制PLC45记忆锌渣锭的固定放置位置，以便下次的存放，直至本捞渣系统复位清零。
[0037] 还包括电磁赶渣系统47，电磁赶渣系统47包括电磁赶渣器48、电磁赶渣器悬挂和升降装置49、冷却系统50、供电系统51以及电磁赶渣控制系统52，冷却系统50包括风机53、马达54和冷却管道55，供电系统51包括电源变压器56、电源开关57和电缆58，电磁赶渣控制系统52包括电磁赶渣控制PLC59、电磁赶渣控制主机60和电磁赶渣控制软件61，电磁赶渣系统47与人机界面6相互数据通信，电磁赶渣系统47与备用手工操作盘箱7相互连接通信。当需要执行扒渣作业时，电磁赶渣器48在电磁赶渣控制系统52的控制下，通过电磁赶渣器悬挂和升降装置49移动到锌锅的上方，并调整电磁赶渣器48的高度，电磁赶渣器48能释放电磁
力，锌锅内的锌液面浮渣在电磁力的吸引下会集中移动到待捞渣区域，方便捞渣作业的执行，冷却系统50是用于冷却电磁赶渣器48，供电系统51则为电磁赶渣系统47提供电力，电磁赶渣系统47当前运行状态的数据会传输到人机界面6上，由人机界面6显示电磁赶渣系统47的运行状态，当电磁赶渣系统47出现问题时，工作人员能通过备用手工操作盘箱7紧急停止电磁赶渣系统47，也能通过备用手工操作盘箱7来对电磁赶渣系统47进行调试，保证工作过程中的安全性。
[0038] 如图2所示，一种捞渣方法，包括以下步骤：
[0039] 步骤一：连锁条件识别系统4检测整个捞渣系统的运行条件是否满足，若是满足捞渣系统的运行条件，执行步骤二，若是不满足捞渣系统的运行条件，停止工作，并发出警报；
[0040] 步骤二：整个捞渣系统首先进行复位，然后视觉识别系统1对捞渣作业区域进行视觉识别，若是有外物进入捞渣作业区域，暂停捞渣作业，并发出警报，若是没有外物进入捞渣作业区域，则视觉识别系统1对捞渣作业区域内的锌液面浮渣进行当前位置的识别和范围大小的测量，获得的检测数据发送至智能服务器；
[0041] 步骤三：智能服务器5根据在步骤二中获得的检测数据进行分析和判断，决定选择的是执行扒渣作业，或者执行捞渣作业，或者系统等待；
[0042] 步骤四：若是系统等待，则直接返回到步骤一，若是执行扒渣作业，智能服务器5向捞渣执行系统2发出扒渣作业指令，扒渣作业指令包括扒渣的起始位置，扒渣的终止位置和扒渣的次数，扒渣作业完成后返回到步骤一，若是执行捞渣作业，智能服务器5向捞渣执行系统2发出捞渣作业指令，捞渣作业指令包括捞渣的位置，每次捞渣作业完成后返回到步骤一，捞渣系统的运行条件重新进行检测和捞渣作业区域内的锌液面浮渣重新进行视觉识别，直至捞渣作业区域的锌液面浮渣被全部捞出。
[0043] 在步骤四中，执行捞渣作业时，每次都会将锌液面浮渣倾倒放入捞渣斗8内，然后视觉识别系统1对捞渣斗8内的锌液面浮渣量进行视觉识别和判断，以及检测是否有锌渣吊耳，若是锌液面浮渣量达到设定的堆积量且未检测有锌渣吊耳，则智能服务器5发出锌渣吊耳放置指令，人机界面6显示当前状态的数据；若是锌液面浮渣量超过设定的堆积量，则智能服务器5发出锌渣锭吊装指令，人机界面6显示当前状态的数据；若是锌液面浮渣量达到捞渣斗8的上限量，则智能服务器5发出捞渣作业紧急停止指令，停止捞渣作业，并发出警报，连锁条件识别系统4一直保持工作，一旦发现捞渣系统的运行条件不满足，捞渣作业也会停止，并发出警报，双重安全保护，捞渣作业停止之后，捞渣系统进行复位，返回到步骤一，重新工作。
[0044] 如图1和图2所示，本发明的工作原理：本捞渣系统开始工作时，智能服务器5对连锁条件识别系统4发出指令，使连锁条件识别系统4判断本捞渣系统的运行条件是否满足，若是运行条件不满足，则在人机界面6发出警报，并显示哪项运行条件不满足，结束程序，直至信号全部复位后重新开始工作，若是运行条件满足，则本捞渣系统复位，六轴捞渣机器人15启动且处于待机状态，视觉识别系统1开始工作，对捞渣作业区域进行全方位摄像，摄像机9的摄像角度能通过摄像角度调整机构10进行调整，摄像角度由测角传感器22实时进行测量和修正，摄像机9和六轴捞渣机器人15公共末端分别安装有测距传感器21，位置传感系统3的三维空间坐标定位PLC25进行实时计算，获得捞渣作业区域内的锌液面浮渣所在位置和范围大小，视觉识别系统1的视觉识别服务器11对摄像图片进行处理，摄像图片结合三维空间坐标定位PLC25的计算结果进行识别处理，处理后的结果发送至智能服务器5，智能服务器5对连锁条件识别系统4发出指令，连锁条件识别系统4根据本捞渣系统设置的逻辑规则先判断是否需要执行扒渣作业，若是不需要执行扒渣作业，则程序返回，准备开始下一个执行周期，若是需要执行扒渣作业，则智能服务器5将扒渣的起始位置和扒渣的终止位置发送至电磁赶渣系统47，电磁赶渣控制系统52根据所获得的数据控制电磁赶渣器悬挂和升降装置49，通过电磁赶渣器悬挂和升降装置49使电磁赶渣器48移动到适合的位置，电磁赶渣器48会释放一定范围的电磁力，电磁力能够吸引锌液面浮渣，驱使锌液面浮渣定向流动到待捞渣区域，摄像机9再次调整角度，聚焦于待捞渣区域，根据聚集的锌液面浮渣量判断是否需要执行捞渣作业，若是不需要执行捞渣作业，则程序返回，准备开始下一个执行周期，若是需要执行捞渣作业，六轴捞渣机器人15通过捞渣勺20在待捞渣区域中捞取锌液面浮渣，并将锌液面浮渣倾倒到捞渣斗8内，同时智能服务器5对视觉识别系统1发出指令，视觉识别系统1调整摄像机9的角度，摄像机9聚焦于捞渣斗8内，视觉识别捞渣斗8内的锌渣量和是否存在锌渣吊耳，识别结果发送至智能服务器5，智能服务器5根据识别结果判断是否需要放置锌渣吊耳，若是不需要放置锌渣吊耳，程序返回，准备开始下一个执行周期，若是需要放置锌渣吊耳，智能服务器5对捞渣执行系统2发送锌渣吊耳放置指令，捞渣执行系统2通过捞渣机器人PLC16控制六轴捞渣机器人15，六轴捞渣机器人15先将捞渣勺20放置到捞渣勺存放架38上，然后在机械手存放架37上自动安装机械手35，机械手35上配置第一夹钳39，机械手35安装完毕后，六轴捞渣机器人15使机械手35移动到锌渣吊耳喂料装置40上，通过机械手35上的第一夹钳39从锌渣吊耳喂料装置40中夹取锌渣吊耳，将锌渣吊耳放置到捞渣斗8内，锌渣吊耳放置工作完成后，六轴捞渣机器人15的机械手35自动更换为捞渣勺20，程序返回，准备开始下一个执行周期；在智能服务器5判断不需放置锌渣吊耳之后，智能服务器5会判断是否需要执行锌渣锭起吊作业，若是需要执行锌渣锭起吊作业，智能服务器5对锌渣锭起吊控制PLC45发出锌渣锭吊装指令，锌渣锭起吊控制PLC45使吊具43在吊具行走轨道44上移动，移动到捞渣斗8的上方时，吊具43下降到指定的位置，吊具43上的第二夹钳42夹住锌渣吊耳后开始上升起吊，上升到一定高度后沿着吊具行走轨道44移动到锌渣锭的固定放置位置，在锌渣锭的固定放置位置将锌渣锭放置好之后，吊具43回到捞渣斗8的上方，并处于待机状态，同时锌渣锭起吊控制PLC45记忆锌渣锭的固定放置位置，以便下次继续放置，直至本捞渣系统复位清零，锌渣锭起吊作业完成后，程序返回，准备开始下一个执行周期，在本捞渣系统的工作过程中，连锁条件识别系统4都保持工作状态，检测执行作业所需的运行条件是否满足，确保执行作业时的安全性。
