用于盐雾腐蚀板自动评级的多功能小车

技术领域

本发明涉及钢铁质检技术领域，更具体地说，涉及一种冷轧板/镀锌板盐雾腐蚀后自动取样、清洗、评级的多功能小车。

背景技术

冷轧板/镀锌板等是现代工业领域的重要半成品，广泛用于汽车、家电等终端产品的制造。在冷轧板/镀锌板的生产制造过程中，耐腐蚀性能是其重要性能指标之一。目前，关于冷轧板/镀锌板耐腐蚀性能的检测普遍依据GB/T6461-2002标准进行检测。具体做法是，由人工收集经过盐雾腐蚀实验的金属板，用清水清洗金属板表面的实验残液后，将半透明网格纸覆盖于被腐蚀板表面，再通过人工数取被腐蚀区域占据的网格数，进而按照标准规定的计算方法计算出腐蚀等级。然而，人工清洗存在工作量大，耗时长，处理效率低的问题；人工将透光网格纸覆盖于被腐蚀版面上并对被腐蚀面积进行计数存在统计效率低，结果一致性差等问题，且统计的评级结果记录存储又进一步耗费大量时间。

近年来，金属板清洗技术和图像识别技术在金属材料缺陷检测上具有广泛应用。例如，中国专利申请号为CN202123225687.3，专利创造名称为圆形铜合金硬币表面腐蚀缺陷的测量及腐蚀程度评级的计量工具，该计量工具对分布于整个圆形硬币表面上的点状腐蚀进行评级，同时也可以近似得到试样表面腐蚀面积，制备简单方便。申请号为CN201710241772.8的专利公布了一种金属拉链的耐腐蚀性能检测方法，专门针对于金属拉链而设计的耐氧化、腐蚀性能检测方法，相比于目前常用的GB/T 10125-2012及GB/T19746-2005在测试氛围、评级方法等方面均能够更充分的模拟拉链在使用过程中的氧化、变色、腐蚀过程，且测试周期短、设备简单、操作容易、成本较低。申请号为CN202223453421.9的专利公布了一种金属板清洗装置，通过转动杆整体向上或者向下运动，带动清理辊整体向上或者向下运动，此时可以调整两个清理辊之间的距离，以此更加方便对不同厚度的金属板进行清洗，使金属板清洗装置更加实用，调节起来也更加的便捷。

此外，申请号为CN202320015940.2的专利公布了一种盐雾腐蚀板的自动评级系统，可实现对腐蚀板的批量、自动处理，减少人力投入，降低劳动强度；同时，能够全方位采集到腐蚀板的正反两面图像，不易遗漏，提高了图像采集及缺陷识别的精度。

综上可见，上述申请案中有关腐蚀板清洗和评级的相关专利主要涉及人工清洗装置、评级方法以及自动评级系统。所述清洗装置和评级方法需要投入大量人力，而且人工操作容易导致评级过程和评级结果的不准确性；所述自动评级系统仍需人工先收集金属板，再放置于码板夹，而且系统中腐蚀板吸取控制机构缺乏稳定性，腐蚀板平动翻转机构的翻转工作较难实现。

发明内容

针对现有技术的不足，本方案提供了一种冷轧板/镀锌板盐雾腐蚀后自动取样、清洗、评级的多功能小车，旨在解决目前金属板耐腐蚀性能检测工作中人工处理存在的误差大、工作量大、工作效率低以及现有自动评级系统中装置稳定性低、可实施性低等问题；同时，本方案的图像采集单元能够全方位采集到钢板的缺陷图像，不易遗漏，有利于提高图像采集的精准度，从而保证盐雾腐蚀板缺陷识别的精度。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于盐雾腐蚀板自动评级的多功能小车，包括驱动机构，所述驱动机构以底盘为主体，所述底盘从尾端到首端依次装载抓取控制机构的抓取运动框架、驱动控制箱、腐蚀板收集机构、摄像评级机构和清洗机构；所述摄像评级机构包括U型支架，所述U型支架的相对立面内测设置有摄像评级摄像头；

所述抓取控制机构夹持腐蚀板运送至清洗机构处理后，运送至摄像评级机构的U型支架内侧，腐蚀板与U型支架的两个相对立面平行，摄像评级摄像头一次性拍摄腐蚀板正反两面的影像，拍摄完毕后，抓取控制机构将腐蚀板运送至腐蚀板收集机构。

进一步地，所述抓取运动框架上设置有水平运动轨道和垂直运动轨道，所述水平运动轨道、垂直运动轨道分别与抓取控制箱贯穿连接，抓取控制箱沿轨道在抓取运动框架的竖直平面内自由平移。

进一步地，所述抓取控制机构包括与抓取控制箱镶嵌连接的机械伸缩臂，所述机械伸缩臂朝向底盘首端。

进一步地，所述机械伸缩臂远离抓取控制箱的末端通有臂轴连接孔道，机械夹爪通过旋转连轴连接至所述臂轴连接孔道。

进一步地，所述机械夹爪包括抓夹轴连接孔道、抓夹旋转平台、抓夹底座、抓夹以及抓取影像摄像头。

进一步地，所述清洗机构包括相邻安装在底盘首端的水箱和海绵夹。

进一步地，所述水箱由带孔箱体和孔道塞组成，带孔箱体底部的孔道与底盘上的水箱排水孔同心同半径。

进一步地，所述海绵夹以海绵运动轨道为底座，带孔箱体与海绵运动轨道之间安装有海绵运动距离控制箱，两个海绵在海绵运动轨道上相向或相离运动。

进一步地，所述机械夹爪、旋转连轴、机械伸缩臂、摄像评级摄像头以及U型支架的表面均涂覆有抗酸性纳米薄膜。

进一步地，包括废水收集机构，所述废水收集机构通过底盘底部的挂钩与底盘连接。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的冷轧板/镀锌板盐雾腐蚀后自动取样、清洗、评级的多功能小车，通过对整体结构进行系统优化，尤其是设置抓取控制机构和摄像评级机构，可以对腐蚀板进行抓取操作，并对正反两面进行一次性影像采集，结合影像处理技术对腐蚀板进行评级处理。采用本发明的多功能小车，实现了对盐雾腐蚀板进行自动批量取样、清洗、评级，不仅提高了识别效率和精度，还节约了劳动力，降低劳动强度。

(2)本发明的多功能小车，其机械伸缩臂由四节同轴机械臂组成，机械臂依次连接，提高了抓取控制机构的灵活性，节约了装置占用的空间。

(3)本发明的多功能小车，其清洗机构由水箱和海绵夹组成，与抓取控制机构配合使用，清洗、擦干腐蚀板，避免了腐蚀板表面液体对评级工作的干扰，提高了评级的精度。

(4)本发明的多功能小车，包括废水收集机构，废水收集机构位于多功能小车底部，用于收集工作过程中产生的废水，有利于保护实验室的环境。

(5)本发明的多功能小车，其摄像评级机构是通过对像素进行处理而得到结果，相比于人工网格法，本发明用到的识别方法提升了识别对象的精度，在进行腐蚀板编号、识别、存储的同时，保证了识别腐蚀板缺陷等级的精度。

附图说明

图1为多功能小车的整体结构示意图；

图2为多功能小车的侧视结构示意图；

图3为多功能小车的后视结构示意图；

图4为多功能小车的斜截结构示意图；

图5为机械夹爪的结构示意图；

图6为水箱的结构示意图；

图7为海绵夹的结构示意图；

图8为摄像评级机构的结构示意图；

图9为第一节机械臂和第二节机械臂的连接示意图；

图10为摄像评级机构处理图像的操作流程框图。

标号说明：

110、底盘；111、水箱排水孔；112、海绵夹排水槽；113、挂钩；120、驱动轮；130、驱动控制箱；140、从动轮；150、从动轮连接轴；160、连接轴固定端；170、运动轨迹摄像头；

210、抓取运动框架；220、水平运动轨道；230、垂直运动轨道；240、抓取控制箱；251、第一节伸缩臂；252、第二节伸缩臂；253、第三节伸缩臂；254、第四节伸缩臂；260、臂轴孔道；270、旋转连轴；280、机械夹爪；281、抓夹轴连接孔道；282、抓夹旋转平台；283、抓夹底座；284、抓夹；285、抓取影像摄像头；

310、水箱；311、带孔箱体；312、孔道塞；320、海绵夹；321、海绵；322、海绵运动轨道；323、海绵运动距离控制箱；

400、摄像评级机构；410、摄像评级摄像头；420、U型支架；

500、腐蚀板收集机构；

600、废水收集机构。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本实施例的用于盐雾腐蚀板自动评级的多功能小车，包括驱动机构，驱动机构以底盘110为主体，底盘110从尾端到首端依次装载抓取控制机构的抓取运动框架210、驱动控制箱130、腐蚀板收集机构500、摄像评级机构400和清洗机构。如图8所示，摄像评级机构400包括U型支架420，U型支架420的相对立面内测设置有摄像评级摄像头410。

通过对该系统的整体结构进行优化，实现了对盐雾腐蚀板进行自动批量取样、清洗、评级，不仅提高了识别效率和精度，还节约了劳动力，降低劳动强度。

使用时，抓取控制机构夹持一块腐蚀板，运送至清洗机构进行清洗、擦干处理后，运送至摄像评级机构400的U型支架420内侧，腐蚀板与U型支架420的两个相对立面平行，摄像评级摄像头410一次性拍摄腐蚀板正反两面的影像，减少工作流程。拍摄完毕后，抓取控制机构将腐蚀板运送至腐蚀板收集机构500，以进行装载。

为了提升本实施例的多功能小车对腐蚀板抓取的稳定性、清洗的洁净度以及缺陷识别精度等，本实施例还进一步地作出如下改进：

关于驱动机构：

如图2和图4所示，驱动机构包括底盘110、水箱排水孔111、海绵夹排水槽112、挂钩113、驱动轮120、驱动控制箱130、从动轮140、从动轮连接轴150、连接轴固定端160、运动轨迹摄像头170。

其中，驱动机构以底盘110为主体，装载抓取控制机构、清洗机构、摄像评级机构400、腐蚀板收集机构500和废水收集机构600。底盘110尾端横向贯穿装载驱动轮120，由驱动控制箱130提供动力转动，从而带动多功能小车运动。从动轮140与从动轮连接轴150连接，通过连接轴固定端160固定从动轮连接轴150，从而与底盘110连接。

底盘110前端安装有运动轨迹摄像头170，收集多功能小车车前影像以供驱动控制箱130控制多功能小车运动轨迹。工作时，多功能小车运动轨迹摄像头170传输影像给驱动控制箱130，计算出路径后提供动力给驱动轮120，启动多功能小车运动到盐雾腐蚀试验箱前。

优选地，驱动轮120和从动轮140采用防滑轮胎，胎面的沟槽较深，防滑性能好。且胎面较宽，轮胎花纹较多，轮胎抓地力强。

进一步的，水箱排水孔111、海绵夹排水槽112的孔道做了圆角处理，并覆有抗酸性纳米薄膜，防止废液残留、腐蚀孔道，延长装置使用寿命。

关于抓取控制机构：

如图3所示，抓取控制机构位于底盘110尾端，其包括抓取运动框架210、水平运动轨道220、垂直运动轨道230、抓取控制箱240、机械伸缩臂。其中，水平运动轨道220、垂直运动轨道230分别与抓取控制箱240贯穿连接，抓取控制箱240沿轨道在抓取运动框架210的竖直平面内自由平移。

具体地，机械伸缩臂与抓取控制箱240镶嵌连接，机械伸缩臂朝向底盘110首端。机械伸缩臂由四节同轴机械臂组成，如图9所示，各节机械臂依次连接。机械伸缩臂包括第一节伸缩臂251、第二节伸缩臂252、第三节伸缩臂253和第四节伸缩臂254。机械伸缩臂的结构设置提高了抓取控制机构的灵活性，节约了装置占用的空间。

作为一种实施方式，机械伸缩臂远离抓取控制箱240的末端通有臂轴连接孔道260，机械夹爪280通过旋转连轴270连接至臂轴连接孔道260。如图5所示，机械夹爪280包括抓夹轴连接孔道281、抓夹旋转平台282、抓夹底座283、抓夹284以及抓取影像摄像头285。

需要抓取腐蚀板时，抓取影像摄像头285会将机械夹爪280前的影像传输给抓取控制箱240，经过计算驱动机械伸缩臂伸长、旋转连轴270和抓夹旋转平台282绕轴旋转，使抓夹284定位到盐雾试验箱中的腐蚀板并进行抓取。

进一步地，机械伸缩臂中的第一节伸缩臂251、第二节伸缩臂252、第三节伸缩臂253、第四节伸缩臂254的所有接触面均涂有润滑油；臂轴孔道260和旋转连轴270、旋转连轴270和抓夹轴连接孔道281、抓夹轴连接孔道281和抓夹旋转平台282之间均涂有润滑油；以增加抓取控制机构的灵活性。

更进一步的，机械夹爪280中的抓夹284采用不锈钢抓夹，第一节伸缩臂251、第二节伸缩臂252、第三节伸缩臂253、第四节伸缩臂254、臂轴孔道260、旋转连轴270、机械夹爪280、抓夹轴连接孔道281、抓夹旋转平台282、抓夹底座283以及抓取影像摄像头285的表面均覆有抗酸性纳米薄膜，使得装置在弱酸弱碱环境下工作不易被腐蚀，提高了抓取控制机构的抗腐蚀性和耐用性。

关于清洗机构：

如图6和图7所示，清洗机构位于底盘110首端，包括水箱310、带孔箱体311、孔道塞312、海绵夹320、海绵321、海绵运动轨道322、海绵运动距离控制箱323。其中，水箱310和海绵夹320相邻安装，水箱310由带孔箱体311和孔道塞312组成，带孔箱体311底部的孔道与底盘110上的水箱排水孔111同心同半径。海绵夹320以海绵运动轨道322为底座，带孔箱体311与海绵运动轨道322之间安装有海绵运动距离控制箱323，两个海绵321在海绵运动轨道322上相向或相离运动。

本实施例的多功能小车工作时，带孔箱体311装载适量清水，由抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持腐蚀板运送至此机构，清洗腐蚀板表面附着的实验残液。清洗操作完成后抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持清洗过的腐蚀板运送至海绵夹320，海绵运动距离控制箱323控制海绵321在海绵运动轨道322相向运动夹紧，吸附清洗过的腐蚀板表面的水，至此完成腐蚀板的清洗工作。

通过清洗机构与抓取控制机构配合使用，清洗、擦干腐蚀板，避免了腐蚀板表面液体对评级工作的干扰，提高了评级的精度。

进一步的，水箱310在进行清洗工作达预设次数，比如10次后，抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持并拔出孔道塞312进行排水，以提高清洗效率和效果。

海绵夹320在每次清洗工作完成后，海绵运动距离控制箱323控制海绵321在海绵运动轨道322相向运动并互相挤压，排除海绵321内吸收的废水，该操作保证了每次清洗工作过程中海绵321具有良好的吸水性。

关于摄像评级机构400；

摄像评级机构400安装于底盘110中部，包括摄像评级摄像头410和U型支架420。抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持清洗完成后的腐蚀板运送至此机构，旋转连轴270进行绕轴旋转，控制腐蚀板与U型支架420相对立面平行，摄像评级摄像头410一次性拍摄腐蚀板的表面影像，并进行自动评级后，将数据远程传输至连接的电脑。至此完成摄像评级工作。

进一步的，摄像评级摄像头410和U型支架420表面均覆有抗酸性纳米薄膜，使装置在弱酸弱碱环境下工作不易被腐蚀，提高了摄像评级机构400的抗腐蚀性和耐用性。

更进一步的，摄像评级摄像头410可直接远程操控和存储采集的图像，实现试验过程的监控及可追塑性。

关于腐蚀板收集机构500：

腐蚀板收集机构500安装于底盘110中部，抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持完成摄像评级后的腐蚀板运送至此机构后，抓取控制箱240控制机械伸缩臂收缩、旋转连轴270和抓夹旋转平台282绕轴旋转，调整角度放置腐蚀板。

关于废水收集机构600：

废水收集机构600通过底盘110底部的挂钩113与底盘110连接，用于收集清洗机构排出的废水，有利于保持洁净的实验室环境。

关于本实施例多功能小车的工作流程：

在驱动控制箱130提供动力的作用下，多功能小车运动到盐雾腐蚀试验箱前。首先抓取控制箱240控制抓取控制机构将机械夹爪280伸入盐雾腐蚀试验箱内，通过收集抓取影像摄像头285拍摄的影像，控制机械夹爪280定位抓取腐蚀板。

其次，抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持腐蚀板运送至清洗机构，进行清洗、吸附表面废水操作。

然后，抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持完成清洗的腐蚀板运送至摄像评级机构400，旋转连轴270进行绕轴旋转，控制腐蚀板与U型支架420的两个相对立面保持平行，摄像评级摄像头410一次性拍摄腐蚀板的正反表面影像，并进行自动评级后，将数据远程传输至连接的电脑。

最后抓取控制箱240控制抓取控制机构夹持完成摄像评级的腐蚀板运送至腐蚀板收集机构500，抓取控制箱240控制机械伸缩臂收缩、旋转连轴270和抓夹旋转平台282绕轴旋转，调整角度放置腐蚀板。

如图10所示，采用本实施例的多功能小车辅助采集图像，并利用现有的OpenCV的图像处理技术，可有效实现对腐蚀板缺陷的图片进行处理，并自动评级，快速完成相关评级测试，既能缩短评级的时间，又能提高评级的精准性。

其中，其控制算法流程主要为：

首先，输入经摄像评级摄像头410拍摄采集的图像；

其次，通过Gamma校正补偿颜色显示差异、采用直方图均衡化增大灰度范围、利用同态滤波消除不均匀照度的影响等手段增强图像对比度；

再次，利用高斯滤波对图像进行加权平均，能够有效地抑制噪声，起到去噪平滑的作用；

而后，进行图像二值化处理，使图像变得简单，突出目标轮廓；

最后，进行腐蚀面积统计，经公式计算分析进行自动评级后输出。

本实施例的多功能小车以底盘为主体承载部分，底盘从尾端到首端依次装载抓取运动框架、驱动控制箱、腐蚀板收集机构、摄像评级机构和清洗机构，底盘底部通过挂钩连接废水收集机构。使用时，由驱动控制箱提供动力，使多功能小车运动到盐雾腐蚀箱前，再由抓取控制箱控制机械伸缩臂夹持腐蚀板进行清洗、摄像评级、装载等操作。本实施例实现了对腐蚀板的批量自动处理，大量减少人力投入，提高了腐蚀板处理效率，提高了评级效率和精度。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。