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附件4:钢卷检测系统设备图

钢卷智能视觉检测系统

公司与中国某钢铁龙头企业合作,在其湛江工厂冷轧厂钢卷加工区建设了钢卷智能视觉检测示范应用工程。实现了钢卷端面缺陷的自动检测,解决了湛江厂区冷轧厂钢卷检测工作强度大、效率低,检测环境恶劣的重大需求。

现场环境昏暗,夏季温度超过45摄氏度,遍布机械设备,人工检测存在极大的安全隐患。现场环境如下图所示:

湛江工厂钢卷现场环境

 

2 湛江工厂钢卷流水线情况

 

一、系统说明

钢卷检测系统的安装施工分为四个部分,分别是机械结构设计原装,硬件选型配置,软件和算法开发,整机调试运行。该款检测系统可以检测的内容如下表

3  钢卷检测系统的功能

检测内容

  1. 钢卷边损和边裂识别
  1. 头尾折叠,扁卷,松卷,塌卷检测
  1. 卷形尺寸测量,内外径测量,钢卷溢出边检测,塔形检测
  1. 钢卷外贴条码字符识别
  1. 后期可添加焊接头,实现缺陷检测并修复

 

二、机械结构设计与安装

钢卷检测系统采用机器人装载图像传感器和三维传感器进行检测。机器人采用滑轨底座,增加机器人的活动范围。当安装环境不满足直接使用地轨时候,可进行吊装,需新建门型架等组件用于机器人的安装。

3  机械设计与安装图示

 

4  机器人安装位置图示

 

三、传感器等硬件配置情况

检测系统主要硬件由以下组成,如下表所示:

1 检测系统硬件组成

功能

部件名

参数

数量

标签读码及字符识别

工业相机

1000万像素相机

1

工业镜头

12mm工业镜头

1

光源

150mm开孔背光源

1

读码软件

精锐视觉定制开发

1

端面检测及内外径测量

三维传感器

精度0.1mm

2

三维检测软件

精锐视觉定制开发

2

图像处理控制器

工控机

i7,512 GB SATA

2

无线数据及系统接口

通讯系统软件

不包括硬件

2

机器人滑台

导轨、底座、齿条、伺服电机、拖链

 

2

机器人夹具

加工件、紧固件

 

2

安全围栏及安全门

门架/感应开关

 

2

电气元件/辅料

PLC、电缆、感应开关接触器

 

2

机器人(负载35kg)

机器人

 

2

  1. 三维检测流程

1)机器人末端负载传感器沿箭头所指半径方向做圆周运动,传感器距离被检测物体距离350mm,扫描范围180mm

2)机器人负载传感器需到达距离圆心500mm-1020mm的位置,距离被测物350mm

3)对于最大尺寸工件,内径506mm ,外径2100mm,需要扫描的范围为(2100-506)/2 = 797mm,设计扫描范围为880mm,设计5mm重复区域 ,对于最大尺寸的工作需要扫描的圈数为5圈。

5  三维检测流程示意图

 

四、软件架构与算法

钢卷检测系统的整体软件架构如下图所示,软件可实现钢卷条码与字符识别,钢卷端面的缺陷检测以及通讯接口的流通。

 

6 钢卷检测软件架构

 

视觉检测软件部分,集成了视觉检测算法与机器人(包括地轨)的控制,分别于现场总线通讯以及于中控制电脑通讯,自动完成检测流程。如图12所示:

7 视觉检测软件页面

 

中控室软件起到总控以及显示的作用,可以随时监控监测系统的工作状态以及检测的结果。如下图所示:

8 中央控制室总控软件页面

 

五、安装调试进度

安装检测系统时需要产线输送设施配合,所以需要停产检修配合。不同需方情况不一样,具体方案将根据需方实际情况进行定制。

钢卷检测系统由专业工程师在现场进行安装与调试。钢卷检测系统调试期间,根据现场情况,若现场存在易燃易爆等风险或者现场环境恶劣,则需要安排停机配合,时间为57天。

安装调试进度安排

工作进度

计划时间(完成时间)

备注

方案确定

第5天

机器人本体可选配60kg或35kg负载配置

物料采购

第30天

所有物料到齐

机械安装及调试

第40天

机器人及其他附属结构安装到位

软件集成调试

第50天

系统上线

六、系统投资回报分析

上线一台三维视觉高精度检测系统的投资金额在30300万之间,根据待检测零件的精度要求,检测的内容,工件尺寸,检测速度的要求,传感器选型和配套的机械手配置不同而变化。

三维三维视觉高精度检测系统投资内容如下表所示:

表格3 投资预算

内容

价格

说明

三维传感器

硬件成本8-20/

根据实际需求选配

机械结构

5-30/

根据实际上下料的方式确定

电气件

2-10/

根据实际需求选配电气件

软件与算法

5-50/

软件功能要求越多,价格越高

机器人

1525/

根据不同配置,机器人价格不同

 

系统上线后,原先的人工检测方式将完全由检测系统代替,原来进行检测的技术人员可以在中央控制室值班,对检测系统呈报的实时数据进行监测,大大减少了技术人员的工作强度,彻底解决了相关技术人员招工困难,岗位流动性大的重大需求。另外,该系统可以实现24小时不间断检测,对所有产品进行全部检测,大大减少了缺陷的漏判率,提升了生产线产品的品质。

以冷轧厂钢卷检测区域为例,原有人工检测方式,相关岗位招工困难,且流动性非常大,每年相关岗位的培训、招聘和人员福利的花费多达200万元,上线机器人系统后,相关岗位的培训,招聘和人员福利费用可以下降一半以上,之间减少资金投入100万元以上。同时,原有人工检测方式,缺陷产品有很大可能流入最终客户,每一个缺陷钢卷流入客户最终将造成人力物力方面的损失多达20万元,平均每年都会发生因为不良品流入市场造成的客户投诉10余起,直接经济损失200余万。机器人检测系统上线后,客户投诉时间频率将下降一半以上,减少直接经济损失100万元以上。以上线一套机器人检测系统的费用200万元计算,平均投资回收期在半年左右。

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