CN109746626A - 一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，包括：激光位移传感器，设置于待修复零件上方，用于采集待修复零件表面至激光位移传感器的距离信息；滤波模块，用于接收激光位移传感器输出的距离信息，并进行滤波；分析处理模块，用于对滤波模块滤波处理后的信息进行分析，获取待修复零件表面磨损所形成的凹陷区域的坐标；工控机根据信号分析处理模块分析中板位置、磨损位置及磨损深度信息控制等离子修复设备实现对中板表面的磨损槽修复及整面拉花修复，解决了现有技术中人工修复煤运刮板运输机时效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化控制***领域，特别涉及一种能够实现煤运刮板运输机中板磨损位置的自动扫描定位***。
背景技术
目前在煤矿开采领域需要用到刮板运输机实现大吨位的煤矿运输，长期运行下的刮板运输机中板会被链条及煤矿等物体磨损减薄，甚至有发生突然断裂失效的危险。因此，需要对磨损较为严重的刮板运输机进行及时修复，以使其可以继续服役。在修复大批量的刮板运输机时，人工逐个确定磨损位置、磨损情况后再手工施焊的效率是极低的，大大增加了时间成本与人工成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，以解决人工修复煤运刮板运输机时效率低下的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，包括：
激光位移传感器，设置于待修复零件上方，用于采集待修复零件表面至激光位移传感器的距离信息；
滤波模块，用于接收激光位移传感器输出的距离信息，并进行滤波；
分析处理模块，用于对滤波模块滤波处理后的信息进行分析，获取待修复零件表面磨损所形成的凹陷区域的坐标。
进一步的，还包括工控机和等离子修复设备；等离子修复设备上设有等离子焊枪；
工控机，用于根据分析处理模块分析提取的待修复零件表面磨损所形成的凹陷区域的坐标信息，编写等离子焊枪移动代码，通过等离子修复设备控制等离子焊枪移动焊接，对待修复零件表面磨损所形成的凹陷区域进行焊接修复。
进一步的，滤波模块采用中值滤波或加权平均滤波，以去除激光位移传感器模拟量输出中的无用信息。
进一步的，分析处理模块通过以下方法中一种获取待修复零件表面磨损所形成的凹陷区域的坐标：1)设定阈值，当激光位移传感器经过磨损所形成的凹陷区域时，模拟量输出出现下降，谁当电流或电压值作为阈值，判定模拟量低于此阈值时为磨损槽的边缘；2)计算模拟量下降量，当电流或电压值下降了设定量时，判定下降的起始位置为磨损槽边缘；3)计算模拟量的下降率，当电流或电压值的下降率达到了设定下降率，判定下降的起始位置为磨损槽边缘。
进一步的，等离子修复设备设置于待修复零件旁边的X轴滑轨上；等离子修复设备的X轴固定，等离子修复设备的移动控制柜能够在X轴滑轨上移动；待修复零件放置支持架上并与零件工位定位销固定，与等离子修复设备的坐标***一。
进一步的，等离子焊枪能够在等离子修复设备的设备移动控制柜上实现Y、Z方向的移动。
进一步的，激光位移传感器安装于等离子焊枪的旁边。
进一步的，所述自动扫描定位***含两套等离子修复设备、两套激光位移传感器、两套等离子焊枪。
进一步的，激光位移传感器的模拟量输出是介于4mA～20mA或0V～5V的连续变化的波形，输出值与距离成正比。
一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位方法，包括以下步骤：将待修复零件放置于工位并定位校准；启动等离子修复设备，激光位移传感器复位；激光位移传感器按设计路径对待修复零件的表面进行扫描，获得待修复零件的表面到激光位移传感器的距离信息，进而获得待修复零件的表面磨损情况；激光位移传感器将采集的待修复零件的表面信息传输给滤波模块，滤波模块对采集的信息进行滤波后传输给分析处理模块，分析处理模块分析滤波后的传感器输出信号；工控机获取待修复零件的中板磨损槽的位置及深度信息，通过等离子修复设备控制等离子焊枪移动至磨损槽的位置进行修复。
本发明一种自动扫描定位***，与已有的等离子堆焊设备工控机通信，可实现刮板运输机中板磨损槽的位置确定、磨损深度确定，并反馈给工控机以供等离子堆焊设备对磨损槽实施修复，以及对中板整面实现拉花修复。
传感器是基于激光光反射的物理原理实现物体距离的测量。传感器安装于等离子修复设备的等离子焊枪附近，以控制焊枪移动的方式控制传感器按设计路径扫描，扫描过程中传感器的垂直高度保持不变。传感器有一定的量程，执行扫描时传感器距中板的距离需控制在合理区间内。传感器的模拟量输出经过滤波模块接入工控机的模拟信号输入接口，供工控机中的信号分析处理模块分析。
刮板运输机的工位由定位销确定，以此确定刮板运输机在等离子修复设备坐标系中的相对位置。等离子修复设备的坐标系含X、Y、Z三轴，定位销应能确定刮板运输机在坐标系X及Y方向上的相对位置。
传感器的模拟量输出是介于4mA～20mA或0V～5V的连续变化的波形，输出值与距离(单位mm)成正比，故根据模拟量输出可以计算出传感器距中板表面的距离。模拟量输出经过滤波模块处理后可供工控机中的软件分析处理。
传感器的输出信号与中板的表面形貌直接相关。呈矩形状的中板表面边缘会有一个大的落差，因而传感器经过时的输出信号会有明显的改变，传感器以此分辨边缘位置；当传感器扫过磨损槽时，输出波形是一个与磨损槽形貌相似的“凹陷”形状，结合扫描速度与传感器采样频率，可以计算出磨损槽的最低位置及其深度。工控机中的信号分析处理模块将中板边缘位置信息、磨损槽位置信息及磨损槽深度信息处理并存储，计算出合适的修复路径及修复工艺参数，再反馈给等离子堆焊设备以进行中板磨损槽修复和整面拉花修复。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种自动扫描定位***，与等离子堆焊设备通信；当待修复的刮板运输机零件按定位要求放入工位后，本发明***按设计路径扫描其中板表面；激光位移传感器采集到的距离信号经滤波后输入信号分析处理模块；信号分析处理模块分析中板表面的磨损状况，并向工控机反馈中板位置、磨损位置及磨损深度信息；工控机根据反馈信息控制等离子修复设备实现对中板表面的磨损槽修复及整面拉花修复，解决了现有技术中人工修复煤运刮板运输机时效率低下的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***的原理框图，其中虚线部分为发明包含的核心部分；
图2是自动扫描定位***工作时的现场模拟图；
图3是等离子修复设备的等离子焊枪及激光位移传感器的安装位置示意图；
图4是刮板运输机中板磨损槽等离子堆焊修复效果示意图；
图5是刮板运输机中板正面等离子堆焊菱形拉花修复效果示意图。
附图中：1.待修复的刮板运输机零件；2.零件放置支持架；3.零件工位定位销；4.中板表面；41.整面菱形拉花修复后的中板表面；5.中板磨损槽；51堆焊修复后的中板修复槽A；52堆焊修复后的中板修复槽B；6.等离子焊枪；61等离子焊枪A；62等离子焊枪B；7.激光位移传感器；71激光位移传感器A；72激光位移传感器B；8.等离子修复设备；10.模拟量滤波模块；11.信号分析处理模块；12.工控机。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
图1的各个框图介绍了本发明的应用过程。其中虚线框内的激光位移传感器7、滤波模块10和分析处理模块11为主要发明内容。工作时，按图1中箭头指向，激光位移传感器7获得离待修复零件1表面的距离信息，滤波模块10处理传感器模拟量输出的干扰信号，分析处理模块分析滤波后信号的关键信息，关键信息传送至工控机12控制***，工控机12控制等离子修复设备8对待修复零件1实施修复。
图2中各部分的位置关系如下：等离子修复设备8的X轴固定，等离子修复设备8的移动控制柜可在X滑轨上移动；待修复零件1放置支持架2上并与零件工位定位销按要求固定，以与等离子修复设备8的坐标***一；等离子焊枪6可在等离子修复设备8的设备移动控制柜上实现Y,Z方向的移动；激光位移传感器7安装于等离子焊枪的旁边(如图3所示)；工作现场含两套三轴移动控制柜、两套传感器、两套等离子焊枪和两套零件定位装置，可同时放置两个刮板运输机零件进行修复，也可只使用其中一套。
工作时，使用叉车或吊车将待修复零件1两件放置于工位，并按定位销3校准；启动等离子修复设备8，工控机12执行初始化，等离子焊枪6及激光位移传感器7复位；工控机12控制等离子修复设备8，使激光位移传感器7按设计路径对待修复零件1的表面进行扫描，获得待修复零件1的表面到激光位移传感器7的距离信息，进而获得待修复零件1的表面磨损情况；激光位移传感器7将采集的待修复零件1的表面信息传输给滤波模块10，滤波模块10对采集的信息进行滤波后传输给分析处理模块11，分析处理模块11分析滤波后的传感器输出信号；工控机获取待修复零件1的中板磨损槽5的位置及深度信息，选用匹配的焊枪移动速度和工艺参数，通过等离子修复设备8控制等离子焊枪6移动至指定位置进行修复。
激光位移传感器7的输出信号是与距离成正比的电流或电压信号，在扫描过程中会受到环境干扰，也会受到零件粗糙表面或划痕等无用信息干扰，所以需要经滤波模块处理。
滤波模块10选择最适用的滤波方法，如中值滤波或加权平均滤波，以去除激光位移传感器7模拟量输出中的无用信息。滤波模块10的形式可以为硬件自组方式，也可为软件编程方式。
激光位移传感器7可以选择最佳的扫描路径扫描，以获得中板表面的长宽方向位置信息、中板两磨损槽的位置信息以及磨损槽的磨损深度信息。信息获取的原理如下：当传感器经过中板表面的长宽方向边缘，传感器的激光照射平面的高度发生突变，对应着传感器模拟量输出信号的突变，以此特征信号的出现为标志，与等离子修复设备的坐标系通信可获得相应的位置信息；当传感器经过表面的两个磨损槽时，传感器模拟量输出是一个与磨损槽表面相对应的一个“凹陷”，结合传感器的移动速度可分析获得“凹陷”的宽度和深度，与等离子修复设备的坐标系通信可获得相应的位置信息。以上过程为先扫描存储信息，再分析处理信息，再通信获得位置信息。
信号分析处理模块10运行于工控机的Windows***，处理磨损槽“凹陷”的方法有以下3种(但不限于3中)：1)设定“阈值”，当传感器经过“凹陷”时，模拟量输出会出现下降，选取合适的电流或电压值作为“阈值”，判定模拟量低于此值时即为磨损槽的边缘；2)计算模拟量下降量，当电流或电压值下降了一定量时，判定下降的起始为磨损槽边缘；3)计算模拟量的下降率，当电流或电压值的下降率达到了一定量，判定下降的起始为磨损槽边缘。
信号分析处理模块10在处理模拟量的同时与工控机12通信，获取模拟量特征信号出现时的坐标值，按照获得的坐标值编写等离子焊枪6移动代码，通过等离子修复设备8控制等离子焊枪6实现图4的磨损槽修复和图5的正面拉花修复。
基于本发明，可实现刮板运输机中板磨损槽的高效自动修复，减少人工及时间成本，提升经济效益。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，包括：
激光位移传感器(7)，设置于待修复零件(1)上方，用于采集待修复零件(1)表面至激光位移传感器(7)的距离信息；
滤波模块(10)，用于接收激光位移传感器(7)输出的距离信息，并进行滤波；
分析处理模块(11)，用于对滤波模块(10)滤波处理后的信息进行分析，获取待修复零件(1)表面磨损所形成的凹陷区域的坐标。
2.根据权利要求1所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，还包括工控机(12)和等离子修复设备(8)；等离子修复设备(8)上设有等离子焊枪(6)；
工控机(12)，用于根据分析处理模块(11)分析提取的待修复零件(1)表面磨损所形成的凹陷区域的坐标信息，编写等离子焊枪(6)移动代码，通过等离子修复设备(8)控制等离子焊枪(6)移动焊接，对待修复零件(1)表面磨损所形成的凹陷区域进行焊接修复。
3.根据权利要求1所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，滤波模块(10)采用中值滤波或加权平均滤波，以去除激光位移传感器(7)模拟量输出中的无用信息。
4.根据权利要求1所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，分析处理模块(10)通过以下方法中一种获取待修复零件(1)表面磨损所形成的凹陷区域的坐标：1)设定阈值，当激光位移传感器(7)经过磨损所形成的凹陷区域时，模拟量输出出现下降，谁当电流或电压值作为阈值，判定模拟量低于此阈值时为磨损槽的边缘；2)计算模拟量下降量，当电流或电压值下降了设定量时，判定下降的起始位置为磨损槽边缘；3)计算模拟量的下降率，当电流或电压值的下降率达到了设定下降率，判定下降的起始位置为磨损槽边缘。
5.根据权利要求2所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，等离子修复设备(8)设置于待修复零件(1)旁边的X轴滑轨上；等离子修复设备(8)的X轴固定，等离子修复设备(8)的移动控制柜能够在X轴滑轨上移动；待修复零件(1)放置支持架(2)上并与零件工位定位销(3)固定，与等离子修复设备(8)的坐标***一。
6.根据权利要求5所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，等离子焊枪(6)能够在等离子修复设备(8)的设备移动控制柜上实现Y、Z方向的移动。
7.根据权利要求6所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，激光位移传感器(7)安装于等离子焊枪(6)的旁边。
8.根据权利要求5或6所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，所述自动扫描定位***含两套等离子修复设备(8)、两套激光位移传感器(7)、两套等离子焊枪(6)。
9.根据权利要求1所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，其特征在于，激光位移传感器(7)的模拟量输出是介于4mA～20mA或0V～5V的连续变化的波形，输出值与距离成正比。
10.一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位方法，其特征在于，基于权利要求1至9中任一项所述的一种煤运刮板运输机中板磨损槽自动扫描定位***，包括以下步骤：
将待修复零件(1)放置于工位并定位校准；启动等离子修复设备(8)，激光位移传感器(7)复位；激光位移传感器(7)按设计路径对待修复零件(1)的表面进行扫描，获得待修复零件(1)的表面到激光位移传感器(7)的距离信息，进而获得待修复零件(1)的表面磨损情况；激光位移传感器(7)将采集的待修复零件(1)的表面信息传输给滤波模块(10)，滤波模块(10)对采集的信息进行滤波后传输给分析处理模块(11)，分析处理模块(11)分析滤波后的传感器输出信号；工控机获取待修复零件(1)的中板磨损槽的位置及深度信息，通过等离子修复设备(8)控制等离子焊枪(6)移动至磨损槽的位置进行修复。
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