关键词:
嵌入式
锻造厂
自动化
机器人
FPGA加速器
光纤通信
摘要:
随着工业自动化技术的不断发展,传统的锻件生产方式已经不能满足现代工业的需求。本研究针对锻压厂内各工段连贯性不强、转运及质检等工作大多需手动完成的问题,通过深入研究链轨节的生产工艺,并借助现代先进的自动化技术,通过增设锻件传送机器人、智能模具检测系统、自动化模具冷却润滑装置等设备,对各个工段进行了自动化、智能化改造,工人可以在集控室控制所有设备,从根本上改善了锻造工业高温、高粉尘、高噪声的工作环境。
针对传统锻压机械换向不便改造的问题,使用数字化控制的开关磁阻电机替代传统的异步电机,设计并改进了相应的开关磁阻电机驱动系统,既解决了换向困难的问题,又提升了动力系统的稳定性,进一步节能降耗。同时,使用单片机重新开发锻压机控制器,替代原有的继电器逻辑控制,使其更适合现有的运行状态,实现更高效的生产流程。
针对压力机自动上下料问题,增设多台机器人进行自动上下料,并设计了适合链轨节的自动化夹具,开发了机器人协同控制系统。为解决协同控制系统主控柜与机器人实时数据通信问题,开发基于CAN的机器人互联系统,并根据客户的使用反馈进一步升级成基于光纤的总线系统,彻底解决了现场数据传输的干扰问题,实现各个组件的高速稳定通信。
为解决模具损耗和锻件粘模问题,采用基于深度学习的目标检测技术,并结合FPGA硬件加速器的应用,开发了模具检测系统,提升了生产线的稳定性和效率。同时,设计精简的识别系统硬件,实现视觉识别系统小型化。
为解决中频炉自动上下料问题,设计了中频炉自动上料机,显著提升了生产效率,减轻工人的工作负担,不需要工人长时间炉顶操作,进一步提升了安全性。
为解决模具寿命和冷却润滑问题,抛弃原有手动喷墨枪的喷墨方式,设计了模具自动降温喷墨润滑装置。针对原有中频炉控温不准问题,设计了与中频加热炉配套的红外成像测温系统,成功解决使用热电偶测温不便的问题。
本项目以对锻压车间进行自动化升级为主线,从安装两台机器人开始,积极和厂家沟通交流,击破生产过程中的各个痛点,比如再增设两台机器人,实现了取飞边的自动化;开发红外测温和自动上料设备,减轻了中频炉操作人员的工作强度;设置机器视觉系统,不需要在锻压机旁时刻观察锻件是否正确脱模。最终形成一套全自动链轨节生产体系,整个车间只需要两人操作,为工厂带来明显的效益提升。这一成功经验也为其他类似的锻件生产企业提供了宝贵的优化思路。