冶金行业中智能巡航机器人系统的运用探析
冶金行业中智能巡航机器人系统的运用探析
摘要：本文基于无线通讯技术与图像识别技术，搭建在高温强酸环境下的铜电解车间搭建轨
道式智能巡航机器人系统。该系统以无线电波为前提，在无线光缆的支撑下，满足计算机设备
与网络数据传输系统连接的需求，完成重复巡航识别，通过人工智能技术实现工业自动化的生
产实践，实现了智能机器代替人工高效工作。
关键词：轨道式自动巡航; 无线通讯技术; 人工智能;
Application of Intelligent Cruise Robot System in Metallurgy Industry
Chen Mengqiu Wang Jing Hu Shengwei
Wuhan Changhai Electric Technology Development Co.LTD
Abstract：Based on the wireless communication technology and image recognition technology, a
track-type intelligent cruise robot system is set up under the environment of high temperature and
strong acid in the copper electrolysis workshop. For the system, based on radio wave, and wireless
access point & optical fiber technology computers and network data transmission system could be
connected to complete repeated cruise recognition. The practical operation on site of the system shows
that the artificial intelligence technology could be used to realize the high efficient industrial
automation production replacing manpower works.
0 引言
中国冶金行业正在进行产业升级。目前国内冶炼行业铜电解过程中，由于极板间距不均、表面
不光滑，距离较近的极板因为电压大而吸附较多电解铜离子，阴极板面出现粗糖结晶和结粒，
造成极板间接触，甚至发生短路。导致阴极铜板质量恶化和降低生产效益。通常，采取电解槽
故障极板的人工识别，即检测人员连续使用高斯计进行着枯燥重复检测过国内外调研，本项目
采用机器视觉技术、图像识别技术等，通过轨道式智能巡航机器人完成重复检测实现自动识别
短路极板。本项目难度较大，是国内电解车间首次工程化应用红外巡航，在调试期间先后克服
了智能巡航机器人行走卡滞、无线通讯不稳定、图像识别效果不稳定、环境温度导致温升特性
变化等一系列问题，建立了一套包含后台软件系统、千兆无线通讯、机器人在内的智能巡航机
器人系统，高效而稳定，力争达到国内外领先水平。
1 工业环境下自动巡航轨道方案
本项目计划研制出一套具有集成短路和槽温在线监测两大功能的智能巡航机器人系统，该系统
由行走轨道、巡航机器人、无线通讯网络、后台系统、前端现场检测单元等共五个部分组成。
如图 1所示。
本项目的实施现场大约是车间电解槽的 1/4 区域，包含 16 组槽，每组槽含 16 个电解槽，一共
巡航 256 个电解槽，巡航空间约为 120 m 长，30 m 宽。按照最大视野空间计算，巡航机器人所
搭载的红外热像仪分辨率设定为 640×480。
1.1 厂房与轨道布局建模
项目轨道工程实施区域为厂房顶部区域，铺设全程近 350 m “的S”型轨道用于搭载智能巡航机
器人行走，起点设立充电桩，智能巡航机器人沿固定轨道进行红外图像连续扫描，通过高速无
线通讯传输数据至后台，预计实现对选定厂房区域范围内的多个电解槽进行实时智能监控。
通过测量发现厂房结构错综复杂，厂房坡屋面坡度较大，高度分布不均匀。车间顶部区域可用
于固定轨道的管径横梁直径长度不等，管径横梁有连接中断区域，且重点和难点还在于电解车
间现场环境恶劣，长期处于高腐蚀性高温度的状态，所选材料必须能长期适用于该环境。
经多次分析比较决定采用悬挂式不锈钢吊架固定轨道。吊架为可伸缩式结构，上端使用 U型螺
丝与厂房管径连接，下端使用双夹板连接轨道。
在安装过程中通过上下腰孔调节管径与轨道之间的距离，尽可能的让轨道水平控制在误差范围
内，保证智能巡航机器人的稳定行走。所有吊架和螺丝使用材料均采用不锈钢，顶挂板U型螺
丝装配了橡胶包边条以减少与横梁管径间的摩擦，最大限度地保护材料不受损，同时满足了现
场环境恶劣、高温高腐蚀性的需求，吊架结构如图 2所示。
由于车间顶部区域可用于固定轨道的管径横梁直径不同，并且管径横梁之间交替衔接，现场使
用不同管径的吊架分别对应与之匹配的厂房管径横梁。
直轨全长实际为324 m，直轨共使用 108 根玻璃钢轨道，每根长度为 3 m，分三条轨道通过吊
架悬挂在对应的三条厂房管径上，每条轨道使共 36 根，布局如图 3所示：
全程共安装 4处弯轨，为提升稳定性，在弯轨始末两端固定吊架，通过六角头螺栓和套管固定
上、下金属夹板，夹板与吊架连接牢靠，使弯轨与直轨接缝处严密。端面贴合，减小误差。
1.2 工业智能巡航机器人研究
智能巡航机器人需要运行在电解车间 10 m 高空轨道。电解车间在生产过程中，电解铜排所产
生的大量酸雾充斥着整个车间，且车间长期处于强磁场状态。在这种腐化性环境中，容易造成
机器人所搭载的红外测温仪壳体破坏，导致内里弹性体受损造成短路。因此该机器人必须具有
良好的抗电磁干扰能力，且重量和体积都不能太大。
经过多次试验测试，本项目使用的智能巡航机器人根据电解车间的工作特性定制。机器人内部
包括电机、电池、无线通讯模块、控制板、动力轮、转向轮等，在轨道起点配备有对应的充电
装置，具备防尘、防水、防震，支持全天候长期运行的能力。能长期适应于恶劣环境，工作人
员只需在监控中心远程操控机器人即可代替人工，机器人根据指令进行自动巡航，并将视频影
像及相关数据实时传输至后台显示端。工作人员不仅能看到运行情况，还能掌握温度等相关数
据。
智能巡航机器人目前搭载的红外热像仪配备有不锈钢外罩，密封处理，磁场强度随着距离按照
平方的关系迅速减小。且智能巡航机器人，位于车间 10 m 高处，受到的磁场影响较小，配合
多层金属屏蔽措施可安全运行。
1.3 工业环境下的轨道选型
电解车间现场环境恶劣，长期处于高温、高腐蚀、高湿度，放置在该环境下必须保证轨道不会
受热受潮发生形变。机器人在运行过程中，必须最大限度的减少轨道晃动，防止结构件在工作
状态下共振引起的早期破坏，保证可以稳定的进行图像采集与视屏拍摄，想要长期保持在轨道
上运行必须经受的住一系列大的应变。
玻璃钢，即纤维增强复合塑料，质轻而硬，性能稳定，机械强度高，韧性材料，在工业使用上
可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。其主要优势在于以下几点：
1）耐腐蚀
玻璃钢是优良的耐腐蚀材料，对酸、碱、盐及大部分有机物，海水以及潮湿都有较好的抵抗能
力，对微生物的作用也有抵抗性能。其具有的这种特性尤其适合使用于多雨、潮湿和沿海地
区，以及有腐蚀性介质的场所。
2）尺寸稳定性好
玻璃钢型材的线膨胀系数为 7.3×10-6/℃，低于钢和铝合金，是塑料的1/15。因而，玻璃钢门窗
尺寸稳定性好，温度的变化不会影响门窗的正常开关功能。
3）耐侯性好
摘要：
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冶金行业中智能巡航机器人系统的运用探析 摘要：本文基于无线通讯技术与图像识别技术，搭建在高温强酸环境下的铜电解车间搭建轨道式智能巡航机器人系统。该系统以无线电波为前提，在无线光缆的支撑下，满足计算机设备与网络数据传输系统连接的需求，完成重复巡航识别，通过人工智能技术实现工业自动化的生产实践，实现了智能机器代替人工高效工作。 关键词：轨道式自动巡航;无线通讯技术;人工智能;ApplicationofIntelligentCruiseRobotSysteminMetallurgyIndustryChenMengqiuWangJingHuShengweiWuhanChanghaiElectricTe...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
价格：免费
属性：5 页
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时间：2023-03-27
