一种可检测球墨铸铁管承口类型的方法及装置

摘要

本发明提供了一种可检测球墨铸铁管承口类型的方法，包括步骤：A、首先检测球墨铸铁管是否进入检测工位；B、当球墨铸铁管到位，PLC控制器控制管径检测器及端面位置检测器进行数据检测，得到管径信息和管端位置信息；C、PLC控制器根据已测量的管径管端信息，借助驱动装置使轮廓仪到达预设位置；D、当轮廓仪到达预设位置后，PLC控制器发出信息采集命令，轮廓仪第一、二次读取拍照信息，读取的拍照信息上传到工业计算机并进行数据处理，计算出球墨铸铁管承口类型。本发明能够自动检测待测目标的管径及承口端面位置，并根据得到数据进行调整、检测，得到待测目标的承口类型，为球墨铸铁管生产线的稳定自动运行提供有力保障。

说明书

技术领域

本发明属于球墨铸铁管生产技术领域，具体涉及可检测球墨铸铁管承口类型的方法及装置，实现对球墨铸铁管的承口类型进行判断。

背景技术

使用18号以上的铸造铁水经添加球化剂后，经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管材，称之为“球墨铸铁管”，简称为球管、球墨铸铁管和球墨铸管等。球墨铸铁管是金属管的一种，是一种铁、碳和硅的合金。球墨铸铁中石墨是以球状形式存在的，一般石墨的大小为6-7级，质量上要求铸铁管的球化等级控制为1-3级(球化率大于80％)，因而材料本身的机械性能得到了较好的改善，具有铁的本质、钢的性能。退火后的球墨铸铁管其金相组织为铁素体加少量珠光体，机械性能良好，防腐性能优异、延展性能好，密封效果好，安装简易，主要用于市政、工矿企业给水、输气，输油等领域，是供水管材的首选，具有很高的性价比。

目前，在球墨铸铁管生产工艺中，暂无有效检测球墨铸铁管承口类型的方法及装置。随着装备水平的提高，如今球墨铸铁管生产线可以稳定实现单一接口不同规格产品的混流生产。当需要进行多接口混流生产时，往往采取的办法有两种：1、人工判断接口类型，并通过现场人机界面选择对应型号；2、通过后台MES系统，下发任务类型。上述方法的缺点是：1、需人工干预，打断自动化生产节奏，且由于生产节奏快，人工容易出错；2、无后台MES系统的生产线无法下发任务，且搭建后台MES系统费时费力，而有MES系统的生产线在长距离的任务传递中容易出错，从而导致生产出现问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种可靠的球磨铸铁管承口类型检测方法及装置，该方法及装置能面向不同的球磨铸铁管生产线进行承口类型判断。

本发明采用的技术方案为：一种可检测球墨铸铁管承口类型的方法，包括步骤：

A、首先检测球墨铸铁管是否进入检测工位；

B、当球墨铸铁管到位，PLC控制器控制管径检测器及端面位置检测器进行数据检测，得到管径信息和管端位置信息，根据所测管径信息，调取出工业计算机中已存的数据：待测球墨铸铁管的承口内d2、d3、d5、d6面的面宽度范围和d2、d3、d5、d6面的半径；d2、d3、d5、d6面的面宽度范围对应轮廓仪测量值的坐标范围；

C、PLC控制器根据已测量的管径管端信息，借助驱动装置使轮廓仪到达预设位置；

D、当轮廓仪到达预设位置后，PLC控制器发出信息采集命令，轮廓仪第一次读取拍照信息，在旋转伺服电机的控制下轮廓仪进行旋转，旋转到指定位置后，轮廓仪第二次读取拍照信息，重复上述动作数次，读取的拍照信息上传到工业计算机并进行数据处理，计算出球墨铸铁管承口类型；

E、工业计算机向PLC控制器发送所判断的球墨铸铁管承口类型，PLC控制器同步控制驱动装置带动轮廓仪回到原点，并向生产线下发所检测到的球墨铸铁管承口类型。

进一步地，所述轮廓仪旋转时的圆心点为e；所述轮廓仪包括第一轮廓仪和第二轮廓仪；所述轮廓仪第一次拍照，得到两组带坐标值的长度信息，每支轮廓仪共可以读取m个长度信息，其中第一轮廓仪的测量值为[L

Lac＝Lea+Lec------------------③

Lbf＝Leb×sinr1------------------④

若多次测量的结果一致，则可以判定球墨铸铁管的承口类型。

一种可检测球墨铸铁管承口类型的装置，包括球墨铸铁管、支撑V托、管径检测器、端面位置检测器、驱动装置、旋转伺服电机、轮廓仪、PLC控制器和工业计算机；所述球墨铸铁管位于支撑V托上，所述管径检测器包括两个第一激光传感器，两个所述第一激光传感器分别垂直位于球墨铸铁管的正上方和正下方，并与所述PLC控制器输入端连接；所述端面位置检测器为第二激光传感器，所述第二激光传感器位于球墨铸铁管的正前方，并与所述PLC控制器输入端连接；所述驱动装置包括基座、垂直位移装置和水平位移装置，所述基座固定于支撑V托正前方地面上，所述垂直位移装置底部固定在基座上，所述水平位移装置与垂直位移装置顶端固定连接；所述旋转伺服电机与水平位移装置前端固定连接；所述轮廓仪与旋转伺服电机固定连接；所述轮廓仪与工业计算机电联，所述工业计算机与PLC控制器为网络连接。

进一步地，所述轮廓仪为两台包括第一轮廓仪和第二轮廓仪，且背对背固定呈180°；所述旋转伺服电机上固定有角度传感器。

进一步地，所述垂直位移装置为垂直气缸，所述垂直气缸内设有垂直位置传感器，所述水平位移装置为水平气缸，所述水平气缸内设有水平位置传感器，所述垂直位移装置和水平位移装置均与PLC控制器电联。

进一步地，所述角度传感器借助伺服驱动器与PLC控制器电联，所述伺服驱动器与PLC控制器双向连接。

本发明获得的有益效果为：本发明能够自动检测待测目标的管径及承口端面位置，并根据得到数据进行调整、检测，将检测结果与数据库进行类比判断，进而得到待测目标的承口类型，为球墨铸铁管生产线的稳定自动运行提供有力保障。

本装置安装简便，易于维护；根据已建立的承口类型数据库，比对拍照读取的特征值，判断球墨铸铁管承口类型；该方法可扩展至其他金属管承口类型判断。

附图说明

图1为本发明检测方法方块图；

图2为本发明装置结构示意图；

图3为本发明实施方案控制流程图；

图4为本发明T接口球墨铸铁管检测方法图；

其中，1代表球墨铸铁管、2代表支撑V托、3代表管径检测器、4代表端面位置检测器、5代表基座、6代表垂直位移装置、7代表垂直位移传感器、8代表水平位移装置、9代表水平位移传感器、10代表旋转伺服电机、11代表角度传感器、12代表伺服驱动器、13代表PLC控制器、14代表工业计算机、15代表轮廓仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-3所示，一种可检测球墨铸铁管承口类型的方法，包括步骤：A、首先检测球墨铸铁管1是否进入检测工位；B、当球墨铸铁管1到位，PLC控制器13控制管径检测器3及端面位置检测器4进行数据检测，得到管径信息和管端位置信息，根据所测管径信息，调取出工业计算机14中已存的数据：待测球墨铸铁管1的承口内d2、d3、d5、d6面的面宽度范围和d2、d3、d5、d6面的半径；d2、d3、d5、d6面的面宽度范围对应轮廓仪15测量值的坐标范围；C、PLC控制器13根据已测量的管径管端信息，借助驱动装置使轮廓仪15到达预设位置；D、当轮廓仪15到达预设位置后，PLC控制器13发出信息采集命令，轮廓仪15第一次读取拍照信息，在旋转伺服电机10的控制下轮廓仪15进行旋转，旋转到指定位置后，轮廓仪15第二次读取拍照信息，重复上述动作数次，读取的拍照信息上传到工业计算机14并进行数据处理，计算出球墨铸铁管1承口类型；E、工业计算机14向PLC控制器13发送所判断的球墨铸铁管1承口类型，PLC控制器13同步控制驱动装置带动轮廓仪回到原点，并向生产线下发所检测到的球墨铸铁管1承口类型。

所述轮廓仪15旋转时的圆心点为e；所述轮廓仪15包括第一轮廓仪和第二轮廓仪；所述轮廓仪15第一次拍照，得到两组带坐标值的长度信息，每支轮廓仪共可以读取m个长度信息，其中第一轮廓仪的测量值为[L

Lac＝Lea+Lec------------------③

Lbf＝Leb×sinr1------------------④

若多次测量的结果一致，则可以判定球墨铸铁管1的承口类型。

一种可检测球墨铸铁管承口类型的装置，包括球墨铸铁管1、支撑V托2、管径检测器3、端面位置检测器4、驱动装置、旋转伺服电机10、轮廓仪15、PLC控制器13和工业计算机14；所述球墨铸铁管1位于支撑V托2上，所述管径检测器3包括两个第一激光传感器，两个所述第一激光传感器分别垂直位于球墨铸铁管1的正上方和正下方，并与所述PLC控制器13输入端连接；所述端面位置检测器4为第二激光传感器，所述第二激光传感器位于球墨铸铁管1的正前方，并与所述PLC控制器13输入端连接；所述驱动装置包括基座5、垂直位移装置6和水平位移装置8，所述基座5固定于支撑V托2正前方地面上，所述垂直位移装置6底部固定在基座5上，所述水平位移装置8与垂直位移装置6顶端固定连接；所述旋转伺服电机10与水平位移装置8前端固定连接；所述轮廓仪15与旋转伺服电机10固定连接；所述轮廓仪15与工业计算机14电联，所述工业计算机14与PLC控制器13为网络连接。所述轮廓仪15为两台包括第一轮廓仪和第二轮廓仪，且背对背固定呈180°；所述旋转伺服电机10上固定有角度传感器11。所述垂直位移装置6为垂直气缸，所述垂直气缸内设有垂直位置传感器7，所述水平位移装置8为水平气缸，所述水平气缸内设有水平位置传感器9，所述垂直位移装置6和水平位移装置8均与PLC控制器13电联。所述角度传感器11借助伺服驱动器12与PLC控制器13电联，所述伺服驱动器12与PLC控制器13双向连接。

管径检测器3用于识别球墨铸铁管1的管径，并将管径信息传送至PLC控制器13；端面位置检测器4用于识别球墨铸铁管1的承口位置信息，并将位置信息传送至PLC控制器13。PLC控制器13根据得到的管径信息及端面位置信息控制驱动装置进行设备动作调整，将轮廓仪15送至相应位置，轮廓仪15能够对球墨铸铁管1进行线扫描，并得到若干带坐标的距离值，轮廓仪13与工业计算机14连接，PLC控制器13通过工业计算机14向轮廓仪13下发采集信号命令，轮廓仪13所采集的信号反馈至工业计算机14进行特征处理，工业计算机14将计算结果反馈回PLC控制器13；接口特征数据库根据管径和接口类型建立。

垂直位移传感器7安装于垂直位移装置6内部，用于检测该装置伸出/缩回的长度信息，垂直位移装置6受控于PLC控制器13；水平位置传感器9安装于水平位移装置8内部，用于检测该装置伸出/缩回的长度信息，水平位移装置8受控于PLC控制器13；角度传感器11安装于伺服电机尾端，用于检测该电机的旋转角度，旋转伺服电机10受控于伺服驱动器12；轮廓仪13安装于旋转伺服电机10前端，当旋转伺服电机10旋转时带动轮廓仪15绕电机轴进行360°旋转。

结合图4，以T型接口为例，其具体实施流程如下：

a、首先建立模型库，以图4中T接口球墨铸铁管1为例，当管径确定后，则T型接口承口内各个面的尺寸和位置确定：a、根据手册可知T接口球墨铸铁管1d2、d3、d5、d6面直径；b、轮廓仪13反馈坐标s

b、球墨铸铁管1自前序工位送来，管径检测部分首先判断球墨铸铁管1到位，并将到位信息发送至PLC控制器13；

c、PLC控制器13读取管径检测部分及端面位置检测部分反馈的管径管端信息，得到管径管端信息后，PLC控制器13发出控制命令，控制驱动装置动作；

d、PLC控制器13根据管径信息控制垂直位移装置6上升，并根据垂直位移传感器7反馈的信息进行精确定位；垂直上升到位后，PLC控制器13根据管端信息控制水平位移装置8伸出，并根据水平位置传感器9反馈的信息进行精确定位；伸出到位后，进入拍照检测流程；

e、PLC控制器13向工业计算机14发出检测命令，工业计算机14控制两台轮廓仪15同时进行第一次拍照并读取数据，旋转角度r

Lac＝Lea+Lec--------------------③

Lbf＝Leb×sinr1---------------------④

f、为保证测量数据的准确性，应对待测球墨铸铁管1进行多次测量，并调用数据库比对，若多次测量的结果一致，则可以判定球墨铸铁管1承口类型，特征值比对完成后，向PLC控制器13反馈计算结果，同时PLC控制器13控制驱动装置回原点，并向产线下发检测结果。

图4中，a，c表示轮廓仪15在S

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。