长水口安装设备的控制方法与流程
本技术涉及钢材生产，尤其是涉及一种长水口安装设备的控制方法。
背景技术：
1、国内外连铸平台无人化系统，存在制造成本高、使用效果差，目前没有相对全面的解决方案。
2、现有长水口夹持器的安装需要对现场每一个钢包的滑板机构进行改造升级，导致制造和维护成本较高，技术应用不符合现场实际需求，且由于其机械结构导致安装和拆卸长水口的过程比较慢，在一些中包车容量较小的连铸平台，更换长水口过程会因为节拍太慢而导致中包液位过低进而影响浇注质量
3、国内方面仿造了一套相应的连铸平台无人化系统，虽然有效弥补了制造成本高，工艺复杂等问题，长水口拆装节拍也能满足现场节拍要求，但自动化、无人化程度仍需提升。
4、有鉴于此，特提出本发明。
技术实现思路
1、本技术提供了一种长水口安装设备的控制方法，以解决现有长水口安装设备无法无人化自动安装、且长水口无法准确安装的技术问题。
2、本发明提供了一种长水口安装设备包括前端模块、后端模块、图像采集模块、控制模块、机械臂以及连接模块，控制方法包括：控制模块接收到长水口安装信号时控制机械臂通过连接模块连接后端模块；机械臂驱使后端模块部分平移，以使后端模块连接前端模块；图像采集模块获取当前钢包机构的下水口位置并将位置信息发送给控制模块；控制模块根据下水口的位置信息控制机械臂以驱使前端模块移动，直至前端模块上的长水口处于下水口的正下方；后端模块控制前端模块旋转以使长水口上升后安装在下水口上。
3、在该方案中，设备接收到长水口更换安装信号后，能够自动启动整个更换流程，无需人工干预。从机械臂连接后端模块，到平移、旋转前端模块，再到长水口准确安装到下水口内，整个过程均由设备自主完成。图像采集模块能够实时获取当前钢包机构的下水口位置，并将位置信息发送给控制模块，控制模块根据这些信息，能够精确控制机械臂的平移和旋转，确保前端模块上的长水口能够准确地安装到下水口上。由于设备能够精确控制长水口的安装位置，减少了因安装不准确导致的浪费和损失。在钢包等高温、高风险的作业环境中，人工操作存在一定的安全风险。通过无人化运行，可以避免人员直接接触高温设备，降低安全风险。
4、综上，该长水口安装设备通过无人化运行，能够实现自动化程度高、定位精准、运行稳定可靠、提高工作效率、降低安全风险以及实时监控与反馈等效果，为钢铁企业等行业的生产作业提供了有力的支持。
5、在本发明的进一步方案中，控制模块根据下水口的位置信息控制机械臂以驱使前端模块移动，直至前端模块上的长水口处于下水口的正下方包括以下步骤：控制模块根据下水口的位置信息控制后端模块驱使前端模块旋转下降直至长水口的位置低于下水口的位置；控制模块根据下水口的位置信息控制机械臂驱使前端模块平移至下水口的正下方。
6、在本发明的进一步方案中，后端模块包括底座、俯仰调节组件、快换母头以及气缸固定组件，气缸固定组件与快换母头连接，气缸固定组件活动设置于底座上，后端模块控制前端模块旋转以使长水口上升后安装在下水口上包括以下步骤：控制模块控制俯仰调节组件带动气缸固定组件相对底座旋转；图像采集模块实时采集下水口位置的图像，直至上升后安装在下水口上并向控制模块发出预设信号；控制模块根据预设信号控制俯仰调节组件停止旋转。
7、在该方案中，通过俯仰调节组件的精确控制，可以确保气缸固定组件带动前端模块进行准确的旋转。这种精确的控制使得长水口能够准确地对准下水口，进而提高了长水口的安装精度。俯仰调节组件的可调性使得设备能够适应不同高度和角度的下水口。结合图像采集模块，设备能够实现实时的视觉反馈。通过实时采集下水口位置的图像，并与预设的长水口位置进行对比，设备可以自动调整俯仰调节组件的旋转角度，直到下水口上升后安装在下水口上内。这种自动化的调整过程不仅提高了工作效率，也减少了人为操作的误差。由于整个安装过程是由设备自动完成的，因此减少了人员与高温、高压等危险因素的直接接触。这种无人化的操作方式极大地提高了工作场所的安全性。
8、在本发明的进一步方案中，前端模块包括快换公头、安装件以及水平保持组件，快换公头与快换母头可拆卸连接，安装件连接在快换母头上，水平保持组件活动连接在安装件上，长水口活动连接在水平保持组件上，以使俯仰调节组件带动后端模块旋转时使长水口保持水平。
9、在该方案中，通过快换公头使得前端模块与后端模块可以快换可拆卸连接，通过水平保持组件使得长水口保持水平能够在安装长水口时，保障长水口能够竖直进入下水口，避免长水口安装失败。
10、在本发明的进一步方案中，连接件包括连接组件以及连接臂，机械臂末端设有电磁铁以磁吸连接连接组件，连接臂连接连接组件与后端模块，控制模块接收到长水口安装信号时控制机械臂通过连接模块连接后端模块包括以下步骤：控制模块接收到长水口安装信号时，控制机械臂末端朝向连接组件移动；控制模块控制电磁铁通电以磁吸连接组件并通过连接臂连接后端模块。
11、在该方案中，电磁铁的快速通电与断电特性使得连接组件与后端模块的连接和断开过程变得迅速而高效。这种即插即用的设计大大缩短了更换长水口所需的时间，提高了工作效率。由于连接过程是通过电磁铁的磁力自动完成的，无需人工进行复杂的机械操作，因此降低了因人为操作不当导致的安全风险。同时，这种连接方式也避免了在更换过程中可能出现的机械卡滞或碰撞问题。过电磁铁的磁吸连接，简化了长水口安装设备的操作流程。操作人员只需发送更换信号，设备即可自动完成连接、平移、旋转等动作，无需过多的干预和调整。电磁铁的磁吸连接是一种无接触的连接方式，避免了因机械摩擦而产生的噪音和磨损。同时，电磁铁的快速响应和精确控制也降低了设备的能耗，符合节能环保的要求。
12、在本发明的进一步方案中，连接组件包括转动件、回转支撑以及吸附盘，转动件与连接臂旋转连接，转动件连接在吸附盘上并与吸附盘形成有回转腔，回转支撑设置于回转腔内，以使机械臂通过连接模块仅能带动后端模块部分平移。
13、在该方案中，连接组件中的转动件和回转支撑允许机械臂在连接模块的作用下，仅带动后端模块进行部分平移。这种设计确保了平移动作的准确性和稳定性，有效防止了不必要的旋转或偏移，从而提高了长水口更换的精确度。尽管连接组件限制了机械臂对后端模块的完全旋转控制，但转动件的存在仍然为设备提供了灵活的旋转调节能力。这使得设备能够在需要时调整后端模块的朝向，以适应不同的工作环境和安装需求。吸附盘利用电磁铁的磁吸力，与后端模块或其他连接部分形成稳定的连接。这种连接方式不仅确保了连接的牢固性，还允许在需要时快速释放，提高了设备的操作灵活性和效率。
14、在本发明的进一步方案中，连接臂连接在气缸固定组件上，机械臂驱使后端模块部分平移，以使后端模块连接前端模块具体包括：机械臂驱使气缸固定组件平移至后端模块存放处以使快换公头与快换母头对接，后端模块存放处的后端模块均安装有长水口；控制模块控制气缸固定组件拉动快换母头以使快速公头锁合在快换公头。
15、在本发明的进一步方案中，图像采集模块获取当前钢包机构的下水口位置并将位置信息发送给控制模块包括以下步骤：通过图像采集模块获取当前钢包机构的下水口的图像；对图像进行预处理以消除外部干扰；使用图像处理算法，从预处理后的图像中提取下水口的特征；建立机械臂相对下水口的模板图像，并根据模板图像获取下水口相对机械臂的位置；将下水口相对机械臂的位置发送给控制模块。
16、在本发明的进一步方案中，底座上至少有一个活动臂，气缸固定组件活动连接在活动臂上，以为气缸固定组件提供平面自由度；活动臂在机械臂控制气缸固定组件配合旋转以使气缸固定组件平移。
17、在本发明的进一步方案中，力学反馈模块分别检测机械臂、气缸固定组件以及前端模块处，分别获得第一反馈力、第二反馈力和第三反馈力；控制模块接收第一反馈力、第二反馈力以及第三反馈力，且包括以下步骤：通过判断第一反馈力是否位于预设的第一预设范围内，以确定机械臂和连接模块是否连接到位；通过判断第二反馈力是否位于预设的第二预设范围内，以确定前端模块与后端模块是否连接到位；通过判断第三反馈力是否大于预设的力学阈值，以确定长水口是否在移动过程中发生碰撞。。
18、综上所述，本技术提供的长水口安装设备的控制方法至少具有以下有益效果：
19、设备接收到长水口更换安装信号后，能够自动启动整个更换流程，无需人工干预。从机械臂连接后端模块，到平移、旋转前端模块，再到长水口准确安装到下水口内，整个过程均由设备自主完成。图像采集模块能够实时获取当前钢包机构的下水口位置，并将位置信息发送给控制模块，控制模块根据这些信息，能够精确控制机械臂的平移和旋转，确保前端模块上的长水口能够准确地安装到下水口上。由于设备能够精确控制长水口的安装位置，减少了因安装不准确导致的浪费和损失。在钢包等高温、高风险的作业环境中，人工操作存在一定的安全风险。通过无人化运行，可以避免人员直接接触高温设备，降低安全风险。
技术特征：
1.一种长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述长水口安装设备(1)包括前端模块(40)、后端模块(30)、图像采集模块(90)、控制模块(60)、机械臂(10)以及连接模块(20)，所述控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述控制模块(60)根据下水口的位置信息控制所述机械臂(10)以驱使所述前端模块(40)移动，直至所述前端模块(40)上的长水口(50)处于下水口的正下方包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述后端模块(30)包括底座(34)、俯仰调节组件(33)、快换母头(31)以及气缸固定组件(32)，所述气缸固定组件(32)与快换母头(31)连接，所述气缸固定组件(32)活动设置于所述底座(34)上，所述后端模块(30)控制所述前端模块(40)旋转以使所述长水口(50)上升后安装在所述下水口上包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述前端模块(40)包括快换公头(41)、安装件(42)以及水平保持组件(43)，所述快换公头(41)与所述快换母头(31)可拆卸连接，所述安装件(42)连接在所述快换母头(31)上，所述水平保持组件(43)活动连接在所述安装件(42)上，所述长水口(50)活动连接在所述水平保持组件(43)上，以使所述俯仰调节组件(33)带动所述后端模块(30)旋转时使所述长水口(50)保持水平。
5.根据权利要求4所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述连接件包括连接组件(21)以及连接臂(22)，所述机械臂(10)末端设有电磁铁(211)以磁吸连接所述连接组件(21)，所述连接臂(22)连接所述连接组件(21)与所述后端模块(30)，所述控制模块(60)接收到长水口(50)安装信号时控制所述机械臂(10)通过连接模块(20)连接所述后端模块(30)包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述连接组件(21)包括转动件(213)、回转支撑(214)以及吸附盘(212)，所述转动件(213)与所述连接臂(22)旋转连接，所述转动件(213)连接在所述吸附盘(212)上并与所述吸附盘(212)形成有回转腔，所述回转支撑(214)设置于所述回转腔内，以使所述机械臂(10)通过所述连接模块(20)仅能带动所述后端模块(30)部分平移。
7.根据权利要求6所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述连接臂(22)连接在所述气缸固定组件(32)上，所述机械臂(10)驱使所述后端模块(30)部分平移，以使所述后端模块(30)连接所述前端模块(40)具体包括：
8.根据权利要求7所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述图像采集模块(90)获取当前钢包机构的下水口位置并将位置信息发送给所述控制模块(60)包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的长水口安装设备的控制方法，其特征在于，所述长水口安装设备(1)还包括力学反馈模块(80)，所述力学反馈模块(80)分别检测所述机械臂(10)、所述气缸固定组件(32)以及所述所述前端模块(40)处，分别获得第一反馈力、第二反馈力和第三反馈力；所述控制模块(60)接收第一反馈力、第二反馈力以及第三反馈力，且包括以下步骤：
技术总结
本发明提供了一种长水口安装设备，包括前端模块、后端模块、图像采集模块、控制模块、机械臂以及连接模块，控制方法包括：控制模块接收到长水口安装信号时控制机械臂通过连接模块连接后端模块；机械臂驱使后端模块部分平移，以使后端模块连接前端模块；图像采集模块获取当前钢包机构的下水口位置并将位置信息发送给控制模块；控制模块根据下水口的位置信息控制机械臂以驱使前端模块平移，直至前端模块上的长水口处于下水口的正下方；后端模块控制前端模块旋转以使长水口上升后安装在下水口上内。由于设备能够精确控制长水口的安装位置，减少了因安装不准确导致的浪费和损失。通过无人化运行，可以避免人员直接接触高温设备，降低安全风险。
技术研发人员：刘鑫,陈养团,谭子剑,余承建,辛梓,赵星宇,谭傲峰,柳斌,马双
受保护的技术使用者：北京瓦特曼智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23