[发明专利]一种鱼雷罐接电装置自动插拔方法

权利要求书

1.一种鱼雷罐接电装置自动插拔方法，其特征在于，该方法是基于鱼雷罐接电装置自动插拔系统而实现的，该系统包括固定在鱼雷罐车侧面的电源插座，电源插座通过线缆与鱼雷罐车的驱动电机相连，电源插座与电源插头模块的对接面平行于鱼雷罐车的行驶方向；该系统还包括工业机器人模块、电源插头模块、系统控制模块、数据通讯控制模块、插座识别定位模块；

所述工业机器人模块包括工业机器人的执行机械臂及其控制单元，用于与电源插座对接的电源插头模块固定在执行机械臂上；

所述电源插头模块包括电源插头本体、导向销孔和对接锁紧机构；其中，导向销孔设于电源插头本体上，与电源插座中设于插座本体上的导向轴共同组成辅助定位机构；对接锁紧机构包括具有气缸驱动部件的插头松紧机构和拉钩松紧机构，用于使电源插头本体和插座本体的对接面能够贴合并实现锁紧；电源插头本体与供电电缆相连；

所述插座识别定位模块包括高清摄像单元和激光测距单元，两者设于工业机器人模块同侧且垂直于鱼雷罐车的行驶方向设置；

所述数据通讯控制模块包括可编程逻辑控制器和电气控制单元；

所述系统控制模块包括工业级液晶显示器件、工业级计算机、工业现场处理控制单元和电源管理单元；

所述工业机器人模块、插座识别定位模块和数据通讯控制模块通过线缆连接至系统控制模块，工业机器人模块和数据通讯控制模块通过线缆连接；所述电源插头模块中的气缸通过气路接至数据通讯控制模块，后者与气源相连；系统控制模块和工业机器人模块的控制单元分别通过线缆与交流电源相连；

所述鱼雷罐接电装置自动插拔方法，具体包括以下步骤：

(1)确定鱼雷罐车驶入停止位置

鱼雷罐车驶入工位后，调整停车位置，使激光测距单元发射的激光点停留在电源插座的对接面上；控制鱼雷罐车前后制动误差，保证高清摄像单元能拍摄到电源插座的完整轮廓，并能清楚识别位于电源插头模块上的特征点；

(2)标定电源插座的位置

(2.1)标定高清摄像单元相邻两像素点的实际物理距离：高清摄像单元拍摄一张电源插座图片，选取图片中2个可测量物理长度的特征点，量出两个特征点实际物理长度D₁，并计算出二者在图片上像素点距离a，获得高清摄像单元两相邻像素点代表的实际物理距离D＝D₁/a；以像素点为计量单位，设定图片xz轴坐标系，使图片x轴与执行机械臂x轴平行且正负变化方向一致，图片z轴与执行机械臂z轴平行且正负变化方向一致；x轴方向与鱼雷罐车行驶方向平行，且设鱼雷罐行驶方向为正方向；z轴垂直于地面，朝上为正方向；

(2.2)选择电源插头模块上的特定位置作为其特征点：在利用深度学习的目标识别技术实现电源插头外形轮廓的实时识别后，利用关键点定位技术获取电源插头模块上的特征点所在的像素点平面坐标值(A₀，B₀)，将其作为图像识别的参考零位；

(2.3)设置机械臂执行插电动作终止位的参考零位：在现场手动操作执行机械臂，使鱼雷罐接电装置完成插电动作，电源插头和电源插座贴紧，活动拉钩紧紧勾住矩形拉块；工记录下当前执行机械臂的坐标值(X₁，Y₁，Z₁)，并将该坐标值的X₁、Z₁值归零，Y值不变(X₀，Y₁，Z₀)；激光测距单元测量方向与机械臂坐标系上的Y轴平行，插座位置识别算法软件读取当前激光测距单元测量值，设其为Y₀；坐标值(X₀，Y₁，Z₀)与Y₀为机械臂执行插电动作终止位的参考零位；

(3)识别电源插座

当新的鱼雷罐车驶入工位制动后，电源插头模块上的特征点会产生新的像素点平面坐标值(A_n，B_n)和激光测距单元测量值Yn；计算机械臂执行插电动作终止位坐标值为X、Y、Z，其数值分别为：(A_n-A₀)*D₁+X₀、Yn-Y₀+Y₁、(B_n-B₀)*D₁+Z₀；

(4)执行机械臂自动插电动作

操作人员在工业级计算机上发出自动插电命令，工业级计算机将插电动作终止位坐标值通过数据通讯控制模块内的可编程逻辑控制器(PLC)传送给工业机器人模块的控制单元，控制其执行机械臂运行至该终止坐标位；然后气缸驱动部件驱动插头松紧机构和拉钩松紧机构，使电源插头本体和插座本体的对接面相互贴合并实现锁紧，完成鱼雷罐接电装置插电动作；

(5)执行机械臂拔电动作

鱼雷罐接电装置上电后开始摇罐出铁水，等铁水出完或者达到要求重量后，鱼雷罐开始回摇；回摇结束后，操作人员在工业级计算机上发出自动断电命令，工业级计算机通过数据通讯控制模块控制气缸驱动部件驱动插头松紧机构和拉钩松紧机构，使电源插头本体和插座本体解锁并相互松脱，工业机器人模块的控制单元控制其执行机械臂带动电源插头模块归位，完成鱼雷罐接电装置拔电动作。