[发明专利]一种棒材倒棱机器人系统及方法

说明书

本发明公开了一种金属圆棒端部倒棱系统和方法。本发明的系统包括机器人本体和末端倒棱机构，末端倒棱机构包括倒棱装置和图像传感器；图像传感器由双目CCD相机构成，对棒材端部进行圆心坐标和圆棒半径的识别和检测。倒棱系统还包括计算设备，用于处理CCD双目相机采集的图片，以及对机器人进行路径规划的控制。本发明解决了现有倒棱需要人工调节砂轮位置、棒材端部倒棱不均匀的弊端，解放了劳动力，提高了倒棱质量和倒棱效率，使倒棱生产过程更加智能化和人性化。

技术领域

本发明涉及棒材轧制技术领域，特别涉及一种棒材倒棱机器人系统及方法。

背景技术

在特钢棒材精整生产线上，棒材倒棱是不可或缺的重要环节。由于棒材头部的毛刺、突出鹰嘴等异形物会碰坏探伤设备，因此，为了满足生产要求，需要在金属圆棒进入探伤设备之前对其进行倒棱处理，使金属圆棒端部光滑。目前国内大部分的倒棱方法是由输送装置将棒材旋转或者平移推向砂轮机进行倒棱。这种方法存在以下不足：1、由于棒材直径范围变化较大，故对同一规格棒材进行倒棱之前需要人工调整倒棱机的高度，费时费力；2、生产过程中棒材直线度存在较大偏差，同时由于棒材直径不同，棒材旋转圈数也不一致，所以使用目前这种方法会出现棒材倒棱不均匀的状况发生。

因此，为了解决现有技术中棒材倒棱存在的诸多问题，本发明提供一种棒材倒棱机器人系统及倒棱方法。

发明内容

本发明一个方面在于提供一种棒材倒棱机器人系统，所述系统包括：

机器人本体和机器人末端倒棱装置；所述机器人本体使用埃夫特公司生产的ER50A六轴工业机器人，机器人负载50KG，最大臂展2.146米，重复定位精度±0.08mm，该机器人可地面安装、支架安装、侧面安装，能够满足工厂复杂环境状况下的生产要求；

所述机器人末端倒棱装置包括：第一架体、电机、第二架体、大小带轮、V形带、壳体、转轴、砂轮、视觉传感器；

所述第一架体用于将末端装置和机器人法兰盘连接，第二架体用于支撑电机；所述V形带安装在大小带轮的轮缘中，用于传动连接；所述壳体用于保护内部带轮；所述转轴用于连接大带轮与砂轮，由大带轮旋转通过转轴带动砂轮进行打磨；所述砂轮由树脂结合剂高级金刚石压热而成，具有自锐性好、硬度高、加工效率高的特点，可对各种高硬度材料进行打磨；

所述视觉传感器由双目深度相机构成，通过相机支架安装在末端装置上，跟随机器人一起移动，用于检测棒材端部圆心位置及圆环直径；

所述驱动电机是全封闭、自扇冷三相鼠笼型一般用途的电机，该电机在满足功率要求的前提下具有高效、节能、启动力矩大、噪音低、振动小、可靠性高等优点；

所述倒棱系统还包括计算设备，用于处理CCD相机采集的图像，分析圆棒的端面圆心和直径，以及对机器人路径进行规划控制；

在一个较佳的实施例中，末端装置应该以一定的倾斜角对圆棒进行打磨，砂轮进给量与进给深度由相机识别的圆棒端部信息确定；

在一个较佳的实施例中，所述双目工业相机应进行精确标定，工业相机的帧率、传输速度、感光元件应能够满足足够的工业生产要求；本发明另一个方面在于提供一种棒材倒棱方法，所述方法包括：

对左右相机进行单目标定，用外参数解出结构参数R和T，完成双目相机的标定，建立机器人末端与相机之间的位姿转化关系，从而实现相机图像坐标系到机器人基坐标系之间的坐标变换；

计算设备获取两个CCD相机拍摄的图像；

对图像进行降噪和二值化处理，通过霍夫圆变换求取圆棒直径和圆心位置，在图像处理设备中绘制出圆形轮廓；

根据圆心与半径确定机器人末端绕圆棒的行走路线；