機器人二維碼自動貼標在2#板坯連鑄機的應用

韓全軍，劉新建

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司,江蘇 江陰 214429)

0 概述

江陰興澄特鋼特板煉鋼分廠板坯噴號原來采用電弧噴號機[1]，信息讀取及記錄主要依靠人工完成。噴號機維護成本高，經常出現故障；人工讀取信息量大，勞動強度高，無法滿足信息化生產。鋼鐵廠整個工藝流程及未來智能化生產是國家的產業改造方向，通過機器人應用領域、上位機數據存儲、信息系統分析及記錄的豐富集成開發，利用現代化的數字標簽技術，結合機器人進行自動貼標，同時對數字標簽進行自動識別，完整的將板坯相關的生產信息、物流信息、鋼種批號等內容記進行錄與數據存儲，確保生產信息的完整，提高產品質量追溯體系的正確性。同時減少人工記錄，使流程更加標準化、智能化、準確化、穩定化，提高生產物流的時效性，提升鋼廠的智能化水平。

1 技術要求

原來標識采用電弧加熱鋁絲，然后通過噴號機噴頭書寫十二位字符。如圖9所示。從標識可以讀出少量有限信息，滿足一般產品質量追溯要求。原噴號系統經常出現掉字和噴號模糊等現象[2]。

機器人二維碼貼標適用于厚板(1400～2600)mm×(200～450)mm及寬板(1600～3250)mm×(150～175)mm，允許貼標工位的時間：15～45 s，貼標位置位于板坯一側面，距離板坯長度方向距離前端面100～150 mm，各向定位誤差≤±5mm，貼標區域表面溫度(400～800)℃，標簽尺寸100mm×80mm(可定制)，標簽信息包含批號、爐號、鋼號、規格等,表現形式:條形碼、二維碼與板坯號。貼標材料要求耐高溫標簽(≤900 ℃)，標簽存儲時間要求至少3個月。工作環境要求干燥、清潔壓縮空氣，空氣壓力0.4～0.6 MPa，流速3.0 Nm3/min，氣源末端要帶G1/2內絲接口球閥。

2 系統主要設備和說明

2.1 設備組成

自動貼標控制系統主要包括機器人系統、標簽打印系統、標簽輸送系統、板坯位置定位、標簽識別系統、PLC控制系統和安全護欄等組成(圖1)。整個系統為以PLC控制系統為中心，通過數據通訊及信號交接與控制，將各模塊之間有機的結合在一起，把來自MES系統的數據通過標簽打印機、機器人，完整的將板坯信息記錄于數字標簽，并準確的貼到板坯上。

圖1 貼標設備組成

2.2 貼標簡要流程

貼標簡要流程為：鑄坯一次切割——二次切割完畢子坯停止在貼標位——打印標簽同步完成——標簽輸送——取標簽——機器人手臂除鱗頭貼標部位除鱗結束——貼標標簽確認——貼標完成坯料輸送到下線輥道。

圖2 描述了在連鑄工序具體實施示意流程。

圖2 板坯貼標實例

2.3 設備介紹

2.3.1 標簽打印機

標簽打印機是這套系統中的關鍵設備之一，如圖3所示。該標簽打印機為重工業型打印機，使用的標簽材料為特殊耐高溫材料。主要功能是接收來自MES系統發送的板坯物料信息，進行二維碼標簽打印。二維碼尺寸的大小可以進行用戶的需要進行調整。尺寸主要考慮便于現場工人識別和成本兼顧。二維碼打印完成后通過切刀將二維碼標簽剪切成預定尺寸大小。

圖3 標簽打印機

2.3.2 標簽輸送機

標簽輸送機的主要功能是將打印出來的清晰合格標簽通過傳送裝置移動到機器人抓手抓取位置，如圖4所示。

標簽輸送機的輸送滑臺采用伺服電機控制，通過限位裝置實現將固定的標簽平臺精確輸送到送到機器人抓取位，同時采用攝像系統對有無標簽進行檢測判斷。

圖4 標簽輸送機

2.3.3 取貼標裝置

取貼標裝置如圖5所示，其主要功能是機器人抓手在固定取標簽位置有效成功抓取合格標簽，當板坯到噴號位置后，控制系統會指示機器人將抓取的標簽移動至板坯側面噴標位置。整個標簽抓取、移動和貼標過程中真空抽氣裝置一直運行，保證標簽不脫落。由于貼標時貼頭會有幾十秒鐘與板坯的直接接觸，因此在貼標完成后，需要對貼頭進行降溫冷卻，保證后續抓取的穩定與貼標的可靠。

貼頭是直接接觸高溫鋼坯的部位，采用的是耐熱纖維材料。同時需要對整個貼標裝置位置進行高溫防護，避免長時間受高溫輻射影響設備使用壽命。

圖5 取標簽裝置

2.3.4 機器人系統

機器人系統主要完成抓取標簽及板坯貼標功能。由于現場環境比較差，溫度比較高，采用6軸鑄造版機器人，采用ABB/KUKA/FANUC/柯馬進口品牌，同時對機器人做隔熱防護。

機器人是完成控制程序和各個系統設備之間動作的主要設備。通過控制程序分解每一個具體動作，然后設計程序控制每一個三維空間動作。通過工作間模擬和現場測試最終保證準確完成動作指令。機器人為6軸機器人，電源采用3相400V， (50±2)Hz，位置重復精度<0.06 mm，最大臂展半徑>2000 mm，防護等級IP54，地面安裝。

2.3.5 標簽識別裝置

標簽識別裝置如圖6所示，其主要功能是對貼標完成的板坯進行識別，確認貼標是否成功，標簽是否完好，數據是否準確等信息進行校驗與記錄。

識別主要采用光學識別，通過識別出的信息與MES傳過來的信息進行比對，確保噴標信息無誤差。

而二維碼在軋鋼加熱爐裝爐之前可以讀取鑄坯號、爐號、鋼種、規格和成份信息。離線板坯還使用手機微信二維碼掃描快捷讀取信息。

圖6 標簽識別裝置

2.3.6 除磷裝置

除鱗裝置的主要功能是去除板坯側面的氧化鐵皮，保證標簽可以牢固地黏貼在板坯側面。

除鱗裝置安裝在貼標頭對側位置。機器人通過攝像定位系統計算鑄坯位置，計算出側面除鱗位置距離，控制機械手貼近鑄坯側面，然后啟動電機旋轉對板坯貼標處進行打磨除鱗，確保貼標牢固，防止后期貼在氧化鐵皮下一起剝落。

3 結束語

機器人智能標簽機投用以后，可實現對二維碼標簽貼標后的二次確認，保證了噴標信息的準確性。并且可以根據下道工序需要增添二維碼讀取的信息量。機器人貼標運行基本穩定，是國內鋼廠首家采用二維碼貼標。推動了鋼廠智能化改造升級。