CN104444401A - 面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统和变压器铁芯，该面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统可以通过机械臂和其上的抓取部自动抓取和安装硅钢片以构成变压器铁芯，通过图像采集部和标定板预先对抓取位姿进行标定，然后根据标定的位姿在实际抓取过程中计算抓取硅钢片位姿的差异量，从而修正抓取操作，实现对于硅钢片更加准确的抓取和安装。

Description

面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体而言，涉及一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统和一种变压器铁芯。

背景技术

变压器铁芯的叠装是变压器制造过程中的重要环节。如图1A至图1D所示，常见铁芯结构形式有单相三柱、单相四柱、三相三柱、三相五柱及单相双框式铁芯。变压器铁芯叠装通常是数个轭\柱作为一个整体叠装制造。变压器的每个轭\柱铁芯，由大量几种不同尺寸的硅钢片堆叠组成。不同宽度规格的硅钢片组成的铁芯的横截面近似为椭圆形。在使用同一种规格的硅钢片形成的一段当中，各层之间通过多级步进结构，错开每层中的硅钢片之间的边缘缝隙，避免形成连续的空隙。典型的硅钢片步进有5级步进、3级步进、2级步进。

在硅钢片堆叠组装过程中，要求硅钢片平整无损伤无变形、相邻的同一高度的硅钢片无重合叠压、硅钢片之间缝隙控制在很小的范围内,否则会造成变压器铁损过大、几何变形无法完场后续工序、机械强度不足等问题。

生产过程中，通过硅钢片上的工艺定位孔保证每一片安放在期望的位置，并以胶木块击打硅钢硅钢片边缘修正位置，令相邻两层对齐。在安放了一定厚度的硅钢硅钢片后，暂停安装，使用特制的金属棒插入工艺定位孔形成的孔洞中检测这一部分的连贯程度、使用胶木块击打这一部分的边缘保证竖直，并测量已经叠放的铁芯高度，检查是否符合要求的范围。

在现有技术中，硅钢片的层层堆叠主要由人工完成。当前生产中，面临人工叠装的生产速度慢、需要间歇停止进行检测、效率有待提高、难以连续长时间生产、人力成本较高、可能出现人为错误、可能出现人身安全事故等的问题。

为了保证人工叠装的精度，需要在硅钢片上打孔用于工艺定位，用于辅助定位以及生产过程中定期精度检查。由于工艺定位孔的存在，定位孔在变压器内部形成联通的空间，造成变压器具有一定的固有磁阻，相应影响到变压器的损耗与效率。

同时由于前述步进错开要求，每一层相同规格硅钢片上定位孔位置都不同，叠装需要使用相同尺寸规格、但是不同定位孔的硅钢片按照特定顺序进行，对于硅钢片的剪切环节、输送环节提出了附加的要求，一旦出错将影响到产品质量以及生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何提高变压器铁芯中硅钢片的抓取和安装效率，提高硅钢片的抓取和安装精度，降低人工成本和变压器的损耗。

为此目的，本发明提出了一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，包括：机械臂、控制单元、计算单元，其中，所述机械臂包括抓取部和位于所述抓取部一端的第一图像采集部以及位于所述抓取部另一端的第二图像采集部；

以所述中转区的中心为原点，以所述中转区所在平面为xoy面，以竖直向上为z轴正方向建立空间直角坐标系中，所述控制单元控制所述抓取部移动至初始位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₁)，使所述抓取部所在平面到所述中转区所在平面的距离为z₁，其中x_i，y_i，z_i分别为空间直角坐标系中的x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，θ₁为所述抓取部相对于xoy面内指定直线的偏转角，

所述中转区为位于抓取部下方的水平操作平台，在所述中转区两侧的对称位置上设置有可拆卸的第一标定板和第二标定板，所述第一标定板和第二标定板在所述抓取部位于所述第一位置时，分别与所述第一图像采集部的成像范围和第二图像采集部的成像范围相对应，所述第一标定板和第二标定板为全等的正方形的黑白相间的棋盘格，所述第一标定板的右上角到所述第二标定板的右上角距离为S，且所述第一标定板中的格子与所述第二标定板中的格子平行，且以通过所述中转区中心的预定直线为对称轴，

所述控制单元控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集所述第一标定板Imaga0和第二标定板的图像Imagb0，镜头畸变参数矩阵分别为Da和Db，单应性矩阵分别为Ha和Hb，以所述第一标定板中的右上角为原点，以所述中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cord_a(x，y)，以所述第二标定板中的右上角为原点以所述中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cord_b(x，y)，Cord_a(x，y)和Cord_b(x，y)中的x轴和y轴正方向相同；设统一坐标系Cord(x，y)中的坐标相对于Cord_a(x，y)不做变化，相对于Cord_b(x，y)沿y轴正方向平移距离S；

所述控制单元控制所述抓取部抓取硅钢片，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₁)放下硅钢片，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga1和Imagb1，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga1’＝Da×Imaga1，

Imagb1’＝Db×Imagb1，

获取硅钢片在Imaga1’和Imagb1’中顶角点的坐标Pix(x_a1，y_a1)和Pix(x_b1，y_b1)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a1，y_a1)和Pix(x_b1，y_b1)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a1，y_a1)和Cord_b(x_b1，y_b1)，将坐标Cord_a(x_a1，y_a1)和Cord_b(x_b1，y_b1)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a1，y_a1)和Cord(x_b1，y_b1)；

所述控制单元控制所述抓取部从位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₁)抓取硅钢片返回所述初始位置，控制所述抓取部沿中心所在轴线旋转角度Δθ到位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₂)，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₂)，将硅钢片放回所述中转区，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga2和Imagb2，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga2’＝Da×Imaga2，

Imagb2’＝Db×Imagb2，

获取硅钢片在Imaga2’和Imagb2’中顶角点的坐标Pix(x_a2，y_a2)和Pix(x_b2，y_b2)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a2，y_a2)和Pix(x_b2，y_b2)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a2，y_a2)和Cord_b(x_b2，y_b2)，将坐标Cord_a(x_a2，y_a2)和Cord_b(x_b2，y_b2)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a2，y_a2)和Cord(x_b2，y_b2)；

所述计算单元计算Cord(x_a1，y_a1)和Cord(x_b1，y_b1)的中垂线方程E₁，和Cord(x_a2，y_a2)和Cord(x_b2，y_b2)的中垂线方程E₂，计算E₁和E₂的交点坐标(x_c，y_c)，并将(x_c，y_c)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_c，y_c)，根据Cord(x_a1，y_a1)、Cord(x_b1，y_b1)和Cord(x_c，y_c)计算参数L和M

$\left\{\begin{array}{c}L=\sqrt{(x_c-x_{a1})2+(y_c-y_{a1})2}\\ M=[(x_c-x_{a1}),(y_c-y_{a1})]\⊗[(y_{b1}-y_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]\end{array}\right.,$

设所述抓取部中心在所述中转区上投影的期待位置为Cord(x_std，y_std)，其中，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{(x_{\mathrm{std}}-x_{a1})2+(y_{\mathrm{std}}-y_{a1})2}=L\\ (x_{\mathrm{std}}-x_{a1}),(y_{\mathrm{std}}-y_{a1})]\⊗[(y_{b1}-y_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]=M\end{array}\right.$

计算硅钢片的期待倾角 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{std}}=\arctan \left(\frac{y_{b1}-y_{a1}}{x_{b1}-x_{a1}}\right),$

所述控制单元控制所述抓取部从所述中转区抓取硅钢片移动至位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₂)，并沿空间直角坐标系的y轴方向平移Δl至位姿Rob(x₁,y₁+Δl,z₁,θ₂)，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁+Δl,0,θ₂)放下硅钢片，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga3和Imagb3，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga3’＝Da×Imaga3，

Imagb3’＝Db×Imagb3，

获取硅钢片在Imaga3’和Imagb3’中顶角点的坐标Pix(x_a3，y_a3)和Pix(x_b3，y_b3)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a3，y_a3)和Pix(x_b3，y_b3)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a3，y_a3)和Cord_b(x_b3，y_b3)，将坐标Cord_a(x_a3，y_a3)和Cord_b(x_b3，y_b3)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a3，y_a3)和Cord(x_b3，y_b3)，所述抓取部的中心在所述中转区的投影为Cord(x’_c，y’_c)，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x_c^{\′}-x_{a3})}^2+{(y_c^{\′}-y_{a3})}^2}=\sqrt{{(x_c-x_{a1})}^2+{(y_c-y_{a1})}^2}\\ [(x_c^{\′}-x_{a3}),(y_c^{\′}-y_{a3})]\⊗[(x_{b3}-x_{a3}),(y_{b3}-y_{a3})]=[(x_c-x_{a1}),(y_c-y_{a1})]\⊗[(x_{b1}-x_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]\end{array}\right.$

所述控制单元控制所述抓取部移动至所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像ImagaA和ImagbB，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

ImagA’＝Da×ImagaA，

ImagB’＝Db×ImagbB，

获取硅钢片在ImagA’和ImagB’中边沿的坐标Pix(x_a，y_a)和Pix(x_b，y_b)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a，y_a)和Pix(x_b，y_b)换算为在坐标系Corda(x，y)和坐标系Cordb(x，y)中的坐标Corda(x_a，y_a)和Cordb(x_b，y_b)，将坐标Corda(x_a，y_a)和Cordb(x_b，y_b)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a，y_a)和Cord(x_b，y_b)；

硅钢片的中心在所述中转区上投影的期待位置为Cord(x_cu，y_cu)，其中，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{(x_{\mathrm{cu}}-x_a)2+(y_{\mathrm{cu}}-y_a)2}=L\\ (x_{\mathrm{cu}}-x_a),(y_{\mathrm{cu}}-y_a)]\⊗[(x_b-x_a),(y_b-y_a)]=M\end{array}\right.,$

所述计算单元计算Cord(x_cu，y_cu)与Cord(x_std，y_std)的差值

Cord(Δx，Δy)＝Cord(x_cu，y_cu)-Cord(x_std，y_std)，

计算所述控制单元的控制偏差量

$\mathrm{Rob}(\mathrm{Dx},\mathrm{Dy})=\frac{1}{\mathrm{\Δl}}\left[\begin{array}{cc}{x}_c^{\′}-x_c& y_c^{\′}-y_c\\ y_c^{\′}-y_c& x_c-x_c^{\′}\end{array}\right]\×\mathrm{Cord}(\mathrm{\Δx},\mathrm{\Δy}),$

计算硅钢片的表征倾角 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cur}}=\arctan \left(\frac{y_b-y_a}{x_b-x_a}\right),$

计算所述表征倾角与所述期待倾角的差值Δθ＝θ_cur-θ_std，

所述控制单元控制所述抓取部从所述初始位置移动至位置Rob(x₁+Dx,y₁+Dy,0,θ₁+Δθ)抓取硅钢片，并在目标安放位置为Rob(x₀,y₀,z₀,θ₀)时，控制所述抓取部移动至位置Rob(x₀+Δx,y₀+Δy,z₀,θ₀)安放抓取到的硅钢片形成铁芯。

优选地，所述抓取部包括横梁，所述横梁下方设置有多个吸盘，用于抓取硅钢片。

优选地，所述抓取部还包括：设置于所述横梁下方的可活动支架，其中，所述多个吸盘设置于所述可活动支架下方，所述控制单元在控制所述抓取部抓取硅钢片时，控制所述可活动支架两端向上弯曲，使抓取到的硅钢片两端随所述可活动支架两端向上弯曲，与水平面形成5°至10°倾角。

优选地，所述多个吸盘为可伸缩吸盘，所述控制单元在控制所述抓取部抓取硅钢片时，控制所述横梁中部的吸盘伸长或控制所述横梁两端的吸盘收缩，使抓取到的硅钢片两端随所述可活动支架两端向上弯曲，与水平面形成5°至10°倾角。

优选地，所述抓取部还包括设置于所述横梁上的探杆，其中，所述探杆与所述横梁通过转轴连接，且所述探杆与所述转轴垂直，并可通过所述转轴在垂直所述横梁的平面内转动，所述转轴的轴线与所述横梁平行，且与所述多个吸盘所在平面平行，并与所述多个吸盘所在平面相距h；所述控制单元在控制所述抓取部抓取硅钢片时，控制所述探杆沿顺时针转动，获取所述探杆的转动角α₁，计算硅钢片在所述探杆顺时针方向的宽度W₁＝h/tan(α₁-π/2)，控制所述探杆沿逆时针转动，获取所述探杆的转动角α₂，计算硅钢片在所述探杆逆时针方向的宽度W₂＝h/tan(α₂-π/2)，计算硅钢片的宽度W＝W₁+W₂。

优选地，还包括：判断单元，将硅钢片的宽度W与预设宽度比较，判断误差是否处于预设范围内，若处于预设范围以内，则使所述控制单元继续操作，若误差处于预设范围以外，则发出提示信息。

优选地，所述控制单元根据硅钢片的厚度，由厚到薄控制所述抓取部抓取和安装硅钢片，以完成铁芯从中心到一端的安装，然后在铁芯被压紧、固定和翻转后，控制由厚到薄控制所述抓取部抓取和安装硅钢片，以完成铁芯从中心到另一端的安装。

优选地，还包括：接近传感器，设置于所述抓取部，在所述抓取部接近硅钢片的过程中，判断所述抓取部与硅钢片的距离，并在所述抓取部与硅钢片的距离小于安全距离时，向所述控制单元发送减缓信号，使所述控制单元降低所述抓取部向硅钢片的接近速度。

优选地，还包括：支撑部，包括多节支撑臂，用于支撑所述抓取部，并根据所述控制单元的指令控制所述抓取部运动。

本发明还提出了一种变压器铁芯，通过上述任一项所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统抓取和安装的硅钢片构成。

通过上述技术方案，能够实现硅钢片机械自动化抓取和安装构成变压器铁芯，并且通过图像采集部(例如摄像机)和标定板可以预先对抓取位姿进行标定，然后根据标定的位姿在实际抓取过程中计算抓取硅钢片位姿的差异量，从而修正抓取操作，实现对于硅钢片更加准确的抓取和安装。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1A至图1D示出了相关技术中变压器的铁芯结构示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统的结构示意图；

图3A和图3B示出了根据本发明一个实施例的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统中可活动支架的结构示意图；

图4A和图4B示出了根据本发明一个实施例的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统中可伸缩吸盘的结构示意图；

图5A和图5B示出了根据本发明一个实施例的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统中探杆和转轴的结构示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的铁芯的截面示意图。

附图标号说明：

1-机械臂；12-抓取部；121-横梁；122-吸盘；123-可活动支架；124-探杆；125-转轴；13-第一图像采集部；14-第二图像采集部。

具体实施方式

了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提出了一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，包括：机械臂1、控制单元2(图中未示出)、计算单元3(图中未示出)，其中，机械臂1包括抓取部12和位于抓取部12一端的第一图像采集部13以及位于抓取部12另一端的第二图像采集部14；

以中转区的中心为原点，以中转区所在平面为xoy面，以竖直向上为z轴正方向建立空间直角坐标系中，控制单元控制抓取部移动至初始位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₁)，使抓取部所在平面到中转区所在平面的距离为z₁，其中x_i，y_i，z_i分别为空间直角坐标系中的x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，θ₁为抓取部相对于xoy面内指定直线的偏转角，

中转区为位于抓取部下方的水平操作平台(例如可以是正方形的)，在中转区上两侧的对称位置设置有可拆卸的第一标定板和第二标定板，第一标定板和第二标定板在抓取部位于第一位置时，分别与第一图像采集部的成像范围和第二图像采集部的成像范围相对应，第一标定板和第二标定板为全等的正方形的黑白相间的棋盘格，第一标定板的右上角到第二标定板的右上角距离为S，且所述第一标定板中的格子与所述第二标定板中的格子平行，且以通过所述中转区中心的预定直线为对称轴，

通过设置一个平整、水平、稳固的平面作为中转区，可以保证了标定时硅钢片的平整，使得硅钢片的尖端在垂悬状态下不会下坠变形，确保了准确测量其位置与姿态。中转区可以是一块水平放置的钢板，能够承托、容纳硅钢片，令硅钢片平整地被测量。钢板本身颜色同硅钢片颜色形成较大的反差，利于硅钢片形状、位置的识别。

中转区钢板开有很多孔，孔中有伸出的主动轮以及惰轮。这些轮子安装在背部可升降支架上，在调整并形成大致位置时突出钢板上表面，形成可以滚动的支撑，令硅钢片在移动；在调整之后，下降，令钢板主要承托硅钢片。

其中惰轮主要提供支撑；主动轮自主滚动，依靠摩擦力令硅钢片往相应的方向移动。中转区钢板的边缘在硅钢片运动的方向上，有阻挡的结构，通过阻挡令硅钢片停留在大致位置。

控制单元控制第一图像采集部和第二图像采集部分别采集第一标定板Imaga0和第二标定板的图像Imagb0，镜头畸变参数矩阵分别为Da和Db，单应性矩阵分别为Ha和Hb，以第一标定板中的右上角为原点，以中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cord_a(x，y)，以第二标定板中的右上角为原点以中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cord_b(x，y)，Cord_a(x，y)和Cord_b(x，y)中的x轴和y轴正方向相同；设统一坐标系Cord(x，y)中的坐标相对于Cord_a(x，y)不做变化，相对于Cord_b(x，y)沿y轴正方向平移距离S；

控制单元控制抓取部抓取硅钢片，控制抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₁)放下硅钢片，控制抓取部返回初始位置，控制第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga1和Imagb1，根据矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga1’＝Da×Imaga1，

Imagb1’＝Db×Imagb1，

获取硅钢片在Imaga1’和Imagb1’中顶角点的坐标Pix(x_a1，y_a1)和Pix(x_b1，y_b1)，即硅钢片在两个标定区中投影的顶角点，由于硅钢片为规则的多边形，所以可以通过限定标定区的面积来保证硅钢片在两个标定区中的投影分别只存在一个顶角点，计算单元根据矩阵Ha和Hb将Pix(x_a1，y_a1)和Pix(x_b1，y_b1)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a1，y_a1)和Cord_b(x_b1，y_b1)，将坐标Cord_a(x_a1，y_a1)和Cord_b(x_b1，y_b1)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a1，y_a1)和Cord(x_b1，y_b1)；

控制单元控制抓取部从位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₁)抓取硅钢片返回初始位置，控制抓取部沿中心所在轴线旋转角度Δθ到位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₂)，控制抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₂)，将硅钢片放回中转区，控制抓取部返回初始位置，控制第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga2和Imagb2，根据矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga2’＝Da×Imaga2，

Imagb2’＝Db×Imagb2，

获取硅钢片在Imaga2’和Imagb2’中顶角点的坐标Pix(x_a2，y_a2)和Pix(x_b2，y_b2)，计算单元根据矩阵Ha和Hb将Pix(x_a2，y_a2)和Pix(x_b2，y_b2)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a2，y_a2)和Cord_b(x_b2，y_b2)，将坐标Cord_a(x_a2，y_a2)和Cord_b(x_b2，y_b2)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a2，y_a2)和Cord(x_b2，y_b2)；

计算单元计算Cord(x_a1，y_a1)和Cord(x_b1，y_b1)的中垂线方程E₁，和Cord(x_a2，y_a2)和Cord(x_b2，y_b2)的中垂线方程E₂，计算E₁和E₂的交点坐标(x_c，y_c)，并将(x_c，y_c)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_c，y_c)，根据Cord(x_a1，y_a1)、Cord(x_b1，y_b1)和Cord(x_c，y_c)计算参数L和M

$\left\{\begin{array}{c}L=\sqrt{(x_c-x_{a1})2+(y_c-y_{a1})2}\\ M=[(x_c-x_{a1}),(y_c-y_{a1})]\⊗[(y_{b1}-y_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]\end{array}\right.,$

设抓取部中心在中转区上投影的期待位置为Cord(x_std，y_std)，其中，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{(x_{\mathrm{std}}-x_{a1})2+(y_{\mathrm{std}}-y_{a1})2}=L\\ (x_{\mathrm{std}}-x_{a1}),(y_{\mathrm{std}}-y_{a1})]\⊗[(y_{b1}-y_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]=M\end{array}\right.$

计算硅钢片的期待倾角 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{std}}=\arctan \left(\frac{y_{b1}-y_{a1}}{x_{b1}-x_{a1}}\right),$

控制单元控制抓取部从中转区抓取硅钢片移动至位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₂)，并沿空间直角坐标系的y轴方向平移Δl至位姿Rob(x₁,y₁+Δl,z₁,θ₂)，控制抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁+Δl,0,θ₂)放下硅钢片，控制抓取部返回初始位置，控制第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga3和Imagb3，根据矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga3’＝Da×Imaga3，

Imagb3’＝Db×Imagb3，

获取硅钢片在Imaga3’和Imagb3’中顶角点的坐标Pix(x_a3，y_a3)和Pix(x_b3，y_b3)，计算单元根据矩阵Ha和Hb将Pix(x_a3，y_a3)和Pix(x_b3，y_b3)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a3，y_a3)和Cord_b(x_b3，y_b3)，将坐标Cord_a(x_a3，y_a3)和Cord_b(x_b3，y_b3)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a3，y_a3)和Cord(x_b3，y_b3)，抓取部的中心在中转区的投影为Cord(x’_c，y’_c)，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x_c^{\′}-x_{a3})}^2+{(y_c^{\′}-y_{a3})}^2}=\sqrt{{(x_c-x_{a1})}^2+{(y_c-y_{a1})}^2}\\ [(x_c^{\′}-x_{a3}),(y_c^{\′}-y_{a3})]\⊗[(x_{b3}-x_{a3}),(y_{b3}-y_{a3})]=[(x_c-x_{a1}),(y_c-y_{a1})]\⊗[(x_{b1}-x_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]\end{array}\right.$

控制单元控制抓取部移动至初始位置，控制第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像ImagaA和ImagbB，根据矩阵Da和Db去除畸变，

ImagA’＝Da×ImagaA，

ImagB’＝Db×ImagbB，

获取硅钢片在ImagA’和ImagB’中边沿的坐标Pix(x_a，y_a)和Pix(x_b，y_b)，计算单元根据矩阵Ha和Hb将Pix(x_a，y_a)和Pix(x_b，y_b)换算为在坐标系Corda(x，y)和坐标系Cordb(x，y)中的坐标Corda(x_a，y_a)和Cordb(x_b，y_b)，将坐标Corda(x_a，y_a)和Cordb(x_b，y_b)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a，y_a)和Cord(x_b，y_b)；

硅钢片的中心在中转区上投影的期待位置为Cord(x_cu，y_cu)，其中，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{(x_{\mathrm{cu}}-x_a)2+(y_{\mathrm{cu}}-y_a)2}=L\\ (x_{\mathrm{cu}}-x_a),(y_{\mathrm{cu}}-y_a)]\⊗[(y_b-y_a),(y_b-y_a)]=M\end{array}\right.,$

计算单元计算Cord(x_cu，y_cu)与Cord(x_std，y_std)的差值

Cord(Δx，Δy)＝Cord(x_cu，y_cu)-Cord(x_std，y_std)，

计算控制单元的控制偏差量

$\mathrm{Rob}(\mathrm{Dx},\mathrm{Dy})=\frac{1}{\mathrm{\Δl}}\left[\begin{array}{cc}{x}_c^{\′}-x_c& y_c^{\′}-y_c\\ y_c^{\′}-y_c& x_c-x_c^{\′}\end{array}\right]\×\mathrm{Cord}(\mathrm{\Δx},\mathrm{\Δy}),$

计算硅钢片的表征倾角 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cur}}=\arctan \left(\frac{y_b-y_a}{x_b-x_a}\right),$

计算表征倾角与期待倾角的差值Δθ＝θ_cur-θ_std，

控制单元控制抓取部从初始位置移动至位置Rob(x₁+Dx,y₁+Dy,0,θ₁+Δθ)抓取硅钢片，并在目标安放位置为Rob(x₀,y₀,z₀,θ₀)时，控制抓取部移动至位置Rob(x₀+Δx,y₀+Δy,z₀,θ₀)安放抓取到的硅钢片形成铁芯。

硅钢片的最终安放位置在工装位置是固定的，机械臂的安放位置是固定的，二者的相对关系是一定的，而中转区上等待抓取的硅钢片的位置，即图像采集部采集到的位置与姿态、以及它相对于机械臂的位置、姿态是随机的。

为了弥补这个随机的位置与姿态，采取去程调整，即机械臂接近等待抓取硅钢片时(离开明确安放位置)，

根据图像采集部采集到的参数，调整机械臂(具体是支撑部和抓取部)位置，准确的抓取硅钢片(包括抓取到硅钢片的特定部分)。回程时，机械臂回到特定的、固定的位置，将硅钢片放下。由于回程时不作调整，相应的回程时机械臂相对于硅钢片的安放目的地、机械臂末端相对于安放位置的硅钢片、当前抓取硅钢片的相对位置也是一定的。

由于机械臂的每个操作点(对应于位姿)在建立的坐标系中参数是确定的，所以可以建立动作同坐标系之间的联系，即利用机械臂的一套预先设计的指定的动作，在视觉系统的视野中留下测量得到的多个操作点。，从而指挥机械臂的运行。

视觉系统测量得到操作点的图像坐标位置(位姿)，根据这些操作点之间的相对关系，可以知道两个坐标系统之间的坐标轴的相对角度以及在坐标系空间内的距离和同图像采集部的坐标系空间内的距离的关系。

在图像采集部标定的基础上，图像采集部安装在机械臂上两端，两个图像采集部的视野分别对应硅钢片的两个末端(例如图像采集部朝下，硅钢片旋转到垂直水平面的位姿，那么抓取部两端的图像采集部即可分别采集硅钢片两端的图像)出现的可能位置范围。

并且抓取部在水平面上的投影位置控制同高度的控制是相互独立的，改变抓取器的高度不会改变其大地平面上的投影位置；虽然抓取部可以旋转(也可以带动硅钢片旋转)，转轴垂直于水平面，其转动同上述的位置、高度相独立。

预先设置一个固定的抓取部的位姿参数Ma，在这个位姿上时抓取部可以稳定的抓取到固定的安放位置上的硅钢片，这时抓取部相对于硅钢片的相对位置将会被保存，不改变。

再设置一个固定的抓取部的位姿参数Mb，这个位姿上时机械手可以将已经抓取到的硅钢片(保持前述的抓取部相对于硅钢片的相对位置)放在待抓取硅钢片安放区域，也即图像采集部的视野当中。图像采集部记录与Mb对应的逆向过程放置的硅钢片图像，将作为期待位姿。

除了获取视野中的硅钢片的尖端位置，还需要采集抓取部的抓取位置，即获取竖直转轴在对象所在平面上的投影点，以作为后续抓取操作的基准，可以称为参考抓取点。

即在Mb下，保持前述的机械手相对于硅钢片的相对位置情况下，末端再旋转一定的角度，再安放一次，视觉系统记录与这时对应的硅钢片图像。找到对应点、找到旋转中心点，即得到参考抓取点。

除了得到图像坐标系的绝对位置参考抓取点，还需要得到点相对于硅钢片的相对位置。使用硅钢片两个端点坐标(Xp，Yp)、(Xq，Yq)以及这个找到的参考抓取点(Xr，Yr)，建立关系，例如向量pq与向量pr的夹角是常量、向量pr长度是常量。以后输入硅钢片两个端点坐标(Xm，Ym)、(Xn，Yn)，就输出点(Xc，Yc)，也就是理想抓取点，硅钢片的正确抓取点就应该在这里。

实际硅钢片位姿就以这个理想抓取点为中心，得到图像坐标系中的绝对位置描述；目标理想位姿以参考抓取点为中心，得到图像坐标系中的绝对位置描述，二者的差异就是传输的参数。之后面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统的动作就以Ma、Mb、差异量为基准。

计算两个锐角尖端各自的相对位移，根据已知的当前硅钢片的长度求得旋转量、平移量。传递这个平移量与旋转量到控制单元，形成新的参数。步进设计体现为中转区坐标系中期望位置的设定。同一组当中不同的步进定义为不同的理想(目标)抓取点。

压器铁芯的每个轭柱的叠装可以分别由一个上述面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统完成。图像采集部在机械臂配合下获取当前任意摆放的硅钢片末端的图像信息，计算出硅钢片的末端在定义的坐标系中的位置，进一步计算出当前任意摆放的硅钢片相对与系统当中定义的硅钢片期望出现的位置的差异量(相当于Δx和y)和朝向的差异量(相当于Δθ)，将这两个差异量传输至控制单元，控制单元根据两个差异量调整的机械臂动作，实现硅钢片的准确抓取，进而实现硅钢片的准确叠放。

变压器铁芯制造过程中机械自动化实现硅钢片的准确识别与放置，无需工艺定位孔，不存在铁芯当中贯通的空间，减少了贴心中磁流场损耗，提高了变压器的工作效率。

优选地，抓取部12包括横梁121，横梁121下方设置有多个吸盘122，用于抓取硅钢片2。

吸盘可以是硅胶吸盘，联通负压源，用于吸取(抓取)硅钢片。吸盘金具紧固在安装了动作执行器的分段式可活动支架上。工作中吸起、释放时情况下动作器复位锁死，可活动支架复位锁死，令吸盘盘口端面形成一个平面，这个平面水平，吸盘盘口端面向下。通过在所抓取硅钢片的输运过程中，令硅钢片发生约5度到10度以内的弯曲，可以使得抓取硅钢片在接近铁芯前，首先建立当前已抓取硅钢片同下方已叠放硅钢片的点\线接触，再逐渐在向下进一步接近已叠放硅钢片的同时，动作器收缩，可活动支架弯曲程度变小，顺序地加大上下接触范围，防止硅钢片之间形成空气膜造成滑动，影响最终安放精度。

如图2A和图2B所示，优选地，抓取部12还包括：设置于横梁121下方的可活动支架123，其中，多个吸盘122设置于可活动支架123下方，控制单元2在控制抓取部12抓取硅钢片2时，控制可活动支架123两端向上弯曲，使抓取到的硅钢片2两端随可活动支架123两端向上弯曲，与水平面形成5°至10°倾角。

中心部分吸盘组安装在抓取总成本体上，两端部分吸盘组安装在可活动支架上。长杆同电磁动作器相连接，在电磁动作器作用下，令三组吸盘组成水平共面，或是处于不同高度，令钢片弯曲

如图3A和图3B所示，优选地，多个吸盘122为可伸缩吸盘，控制单元2在控制抓取部抓取硅钢片2时，控制横梁中部的吸盘伸长或控制横梁两端的吸盘收缩，使抓取到的硅钢片2两端随可活动支架两端向上弯曲，与水平面形成5°至10°倾角。

中心部分吸盘组安装在竖直方向上可以滑动的轨道槽上，两端部分吸盘组安装在水平方向上可以滑动的轨道槽上。当抓取总成轻压在钢片上之前，中心部分吸盘组伸出，两端吸盘组在轻质弹簧作用下伸展向两侧；当抓取总成轻压在钢片上时，中心部分吸盘组被推到滑动槽底部，两端吸盘组依然在轻质弹簧作用下伸展向两侧；当抓取总成吸取钢片提起时，中心部分吸盘组在钢片负载重力作用下拉到滑动槽末端，两端吸盘组在轻质弹簧作用下钢片负载重力作用下被拉向中心。

如图4A和图4B所示，优选地，抓取部12还包括设置于横梁上的探杆124，其中，探杆与横梁通过转轴125连接，且探杆124与转轴125垂直，并可通过转轴125在垂直横梁121的平面内转动，转轴125的轴线与横梁121平行，且与多个吸盘122所在平面平行，并与多个吸盘122所在平面相距h；控制单元2在控制抓取部12抓取硅钢片时，控制探杆124沿顺时针转动，获取探杆124的转动角α₁，计算硅钢片2在探杆顺时针方向的宽度W₁＝h/tan(α₁-π/2)，控制探杆124沿逆时针转动，获取探杆124的转动角α₂，计算硅钢片2在探杆逆时针方向的宽度W₂＝h/tan(α₂-π/2)，计算硅钢片2的宽度W＝W₁+W₂。

优选地，还包括：判断单元4(图中未示出)，将硅钢片的宽度W与预设宽度比较，判断误差是否处于预设范围内，若处于预设范围以内，则使控制单元2继续操作，若误差处于预设范围以外，则发出提示信息。

通过上述测量方式，可以简单且快速地测量出抓取到的硅钢片的厚度，进而根据其厚度判断其类型，从而方便地进行后续操作。

优选地，控制单元2根据硅钢片的厚度，由厚到薄控制抓取部抓取和安装硅钢片，以完成铁芯从中心到一端的安装，然后在铁芯被压紧、固定和翻转后，控制由厚到薄控制抓取部抓取和安装硅钢片，以完成铁芯从中心到另一端的安装。

如图6所示，变压器铁芯的截面为近似的圆形，叠装流程为从最宽的中心开始，先叠装半个圆再叠装另外半个的流程。

具体铁芯的叠装可以在与变压器形式规格相同的承托平面和/或翻转台的生产线布局设置。其中的承托平面和中转区以及上述面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统可以固定安装于一个叠装台上。承托平面为钢制整体，为变压器铁芯叠装的基础平台，通过可调节平移、俯仰倾斜的机构安置在下方可升降机构上，要求工作时承托平面水平。承托平面嵌入在叠装台部分，承托平面用于承托变压器铁芯的柱/轭的部分之间为镂空，这部分空间布置有硅钢片的中转区、部分面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统也固定安装在这里。翻转台位于叠装台旁，当铁芯完成了半边的叠装后，面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统复位，承托平面升起，并被从叠装台部分吊装脱离，转移至翻转台，在铁芯被压紧、并上胶固定后，铁芯整体翻转180度，另宽面向上，重新放置于承托平面。再将铁芯连同承托平面重新嵌入叠装台，经调整位置姿态后，继续进行另一半的叠装。

优选地，还包括：接近传感器5(图中未示出)，设置于抓取部，在抓取部接近硅钢片的过程中，判断抓取部与硅钢片的距离，并在抓取部与硅钢片的距离小于安全距离时，向控制单元发送减缓信号，使控制单元降低抓取部向硅钢片的接近速度。

抓取部(抓取总成)上安装有接近传感器，由安装在伸缩杆上的伸缩电位器、微距接近传感器组成。当吸盘端口平面接近待吸取的硅钢片，或是抓取总成吸取硅钢片接近下方正在叠装的铁芯时，伸缩杆末端的档片首先同下方物体接触，伸缩杆被动动作，伸缩电位器内阻变化，信号被机械臂控制系统接收，减慢机械臂动作的速率，防止发生碰撞或是不必要的施力；当即将接触时，微距接近传感器发出信号，通知机械臂控制系统机械臂动作应当结束，并联通、或是切断负压源，吸起或是释放硅钢片。

接近传感器兼具测高功能，实现高度监控与报警。当微距接近传感器发出信号，动作应当结束时，机械臂控制系统读取自身参数，起到测量当前已经叠放铁芯的高度，对比来自总控部分的当前期望高度，检验误差是否在工艺文件规定合理范围内，否则向总控部分报警。

优选地，还包括：支撑部11，包括多节支撑臂，用于支撑抓取部，并根据控制单元2的指令控制抓取部运动。

本发明还提出了一种变压器铁芯，通过上述任一项所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统抓取和安装的硅钢片构成。

根据本发明的实施方式，还提供了一种非易失机器可读介质，存储有用于硅钢片抓取的程序产品。

根据本发明的实施方式，还提供了一种机器可读程序，程序产品用于控制上述面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统。

根据本发明的实施方式，还提供了一种存储有机器可读程序的存储介质，其中，机器可读程序使得面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统执行如上技术方案中的操作。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，包括：机械臂、控制单元、计算单元，其中，

所述机械臂包括抓取部和位于所述抓取部一端的第一图像采集部以及位于所述抓取部另一端的第二图像采集部；

以中转区的中心为原点，以所述中转区所在平面为xoy面，以竖直向上为z轴正方向建立空间直角坐标系中，所述控制单元控制所述抓取部移动至初始位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₁)，使所述抓取部所在平面到所述中转区所在平面的距离为z₁，其中x_i，y_i，z_i分别为空间直角坐标系中的x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，θ₁为所述抓取部相对于xoy面内指定直线的偏转角，

所述中转区为位于抓取部下方的水平操作平台，在所述中转区上两侧的对称位置设置有可拆卸的第一标定板和第二标定板，所述第一标定板和第二标定板在所述抓取部位于所述第一位置时，分别与所述第一图像采集部的成像范围和第二图像采集部的成像范围相对应，所述第一标定板和第二标定板为全等的正方形的黑白相间的棋盘格，所述第一标定板的右上角到所述第二标定板的右上角距离为S，且所述第一标定板中的格子与所述第二标定板中的格子平行，且以通过所述中转区中心的预定直线为对称轴，

所述控制单元控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集所述第一标定板Imaga0和第二标定板的图像Imagb0，镜头畸变参数矩阵分别为Da和Db，单应性矩阵分别为Ha和Hb，以所述第一标定板中的右上角为原点，以所述中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cord_a(x，y)，以所述第二标定板中的右上角为原点以所述中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cord_b(x，y)，Cord_a(x，y)和Cord_b(x，y)中的x轴和y轴正方向相同；设统一坐标系Cord(x，y)中的坐标相对于Cord_a(x，y)不做变化，相对于Cord_b(x，y)沿y轴正方向平移距离S；

所述控制单元控制所述抓取部抓取硅钢片，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₁)放下硅钢片，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga1和Imagb1，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga1’＝Da×Imaga1，

Imagb1’＝Db×Imagb1，

获取硅钢片在Imaga1’和Imagb1’中顶角点的坐标Pix(x_a1，y_a1)和Pix(x_b1，y_b1)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a1，y_a1)和Pix(x_b1，y_b1)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a1，y_a1)和Cord_b(x_b1，y_b1)，将坐标Cord_a(x_a1，y_a1)和Cord_b(x_b1，y_b1)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a1，y_a1)和Cord(x_b1，y_b1)；

所述控制单元控制所述抓取部从位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₁)抓取硅钢片返回所述初始位置，控制所述抓取部沿中心所在轴线旋转角度Δθ到位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₂)，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁,0,θ₂)，将硅钢片放回所述中转区，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga2和Imagb2，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga2’＝Da×Imaga2，

Imagb2’＝Db×Imagb2，

获取硅钢片在Imaga2’和Imagb2’中顶角点的坐标Pix(x_a2，y_a2)和Pix(x_b2，y_b2)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a2，y_a2)和Pix(x_b2，y_b2)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a2，y_a2)和Cord_b(x_b2，y_b2)，将坐标Cord_a(x_a2，y_a2)和Cord_b(x_b2，y_b2)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a2，y_a2)和Cord(x_b2，y_b2)；

所述计算单元计算Cord(x_a1，y_a1)和Cord(x_b1，y_b1)的中垂线方程E₁，和Cord(x_a2，y_a2)和Cord(x_b2，y_b2)的中垂线方程E₂，计算E₁和E₂的交点坐标(x_c，y_c)，并将(x_c，y_c)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_c，y_c)，根据Cord(x_a1，y_a1)、Cord(x_b1，y_b1)和Cord(x_c，y_c)计算参数L和M

$\left\{\begin{array}{c}L=\sqrt{(x_c-x_{a1})2+(y_c-y_{a1})2}\\ M=[(x_c-x_{a1}),(y_c-y_{a1})]\⊗[(y_{b1}-y_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]\end{array}\right.,$

设所述抓取部中心在所述中转区上投影的期待位置为Cord(x_std，y_std)，其中，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x_{\mathrm{std}}-x_{a1})}^2+{(y_{\mathrm{std}}-y_{a1})}^2}=L\\ [(x_{\mathrm{std}}-x_{a1}),(y_{\mathrm{std}}-y_{a1})]\⊗[(x_{b1}-x_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]=M\end{array}\right.$

计算硅钢片的期待倾角 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{std}}=\arctan \left(\frac{y_{b1}-y_{a1}}{x_{b1}-x_{a1}}\right),$

所述控制单元控制所述抓取部从所述中转区抓取硅钢片移动至位姿Rob(x₁,y₁,z₁,θ₂)，并沿空间直角坐标系的y轴方向平移Δl至位姿Rob(x₁,y₁+Δl,z₁,θ₂)，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x₁,y₁+Δl,0,θ₂)放下硅钢片，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga3和Imagb3，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

Imaga3’＝Da×Imaga3，

Imagb3’＝Db×Imagb3，

获取硅钢片在Imaga3’和Imagb3’中顶角点的坐标Pix(x_a3，y_a3)和Pix(x_b3，y_b3)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a3，y_a3)和Pix(x_b3，y_b3)换算为在坐标系Cord_a(x，y)和坐标系Cord_b(x，y)中的坐标Cord_a(x_a3，y_a3)和Cord_b(x_b3，y_b3)，将坐标Cord_a(x_a3，y_a3)和Cord_b(x_b3，y_b3)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a3，y_a3)和Cord(x_b3，y_b3)，所述抓取部的中心在所述中转区的投影为Cord(x’_c，y’_c)，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x_c^{\′}-x_{a3})}^2+{(y_c^{\′}-y_{a3})}^2}=\sqrt{{(x_c-x_{a1})}^2+{(y_c-y_{a1})}^2}\\ [(x_c^{\′}-x_{a3}),(y_c^{\′}-y_{a3})]\⊗[(x_{b3}-x_{a3}),(y_{b3}-y_{a3})]=[(x_c-x_{a1}),(y_c-y_{a1})]\⊗[(x_{b1}-x_{a1}),(y_{b1}-y_{a1})]\end{array}\right.$

所述控制单元控制所述抓取部移动至所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像ImagaA和ImagbB，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，

ImagA’＝Da×ImagaA，

ImagB’＝Db×ImagbB，

获取硅钢片在ImagA’和ImagB’中边沿的坐标Pix(x_a，y_a)和Pix(x_b，y_b)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(x_a，y_a)和Pix(x_b，y_b)换算为在坐标系Corda(x，y)和坐标系Cordb(x，y)中的坐标Corda(x_a，y_a)和Cordb(x_b，y_b)，将坐标Corda(x_a，y_a)和Cordb(x_b，y_b)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(x_a，y_a)和Cord(x_b，y_b)；

硅钢片的中心在所述中转区上投影的期待位置为Cord(x_cu，y_cu)，其中，

$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x_{\mathrm{cu}}-x_a)}^2+{(y_{\mathrm{cu}}-y_a)}^2}=L\\ [(x_{\mathrm{cu}}-x_a),(y_{\mathrm{cu}}-y_a)]\⊗[(x_b-x_a),(y_b-y_a)]=M\end{array}\right.,$

所述计算单元计算Cord(x_cu，y_cu)与Cord(x_std，y_std)的差值

Cord(Δx，Δy)＝Cord(x_cu，y_cu)-Cord(x_std，y_std)，

计算所述控制单元的控制偏差量

$\mathrm{Rob}(\mathrm{Dx},\mathrm{Dy})=\frac{1}{\mathrm{\Δl}}\left[\begin{array}{cc}{x}_c^{\′}-x_c& y_c^{\′}-y_c\\ y_c^{\′}-y_c& x_c-x_c^{\′}\end{array}\right]\×\mathrm{Cord}(\mathrm{\Δx},\mathrm{\Δy}),$

计算硅钢片的表征倾角 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cur}}=\arctan \left(\frac{y_b-y_a}{x_b-x_a}\right),$

计算所述表征倾角与所述期待倾角的差值Δθ＝θ_cur-θ_std，

所述控制单元控制所述抓取部从所述初始位置移动至位置Rob(x₁+Dx,y₁+Dy,0,θ₁+Δθ)抓取硅钢片，并在目标安放位置为Rob(x₀,y₀,z₀,θ₀)时，控制所述抓取部移动至位置Rob(x₀+Δx,y₀+Δy,z₀,θ₀)安放抓取到的硅钢片形成铁芯。

2.根据权利要求1所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，所述抓取部包括横梁，所述横梁下方设置有多个吸盘，用于抓取硅钢片。

3.根据权利要求2所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，所述抓取部还包括：设置于所述横梁下方的可活动支架，其中，所述多个吸盘设置于所述可活动支架下方，所述控制单元在控制所述抓取部抓取硅钢片时，控制所述可活动支架两端向上弯曲，使抓取到的硅钢片两端随所述可活动支架两端向上弯曲，与水平面形成5°至10°倾角。

4.根据权利要求2所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，所述多个吸盘为可伸缩吸盘，所述控制单元在控制所述抓取部抓取硅钢片时，控制所述横梁中部的吸盘伸长或控制所述横梁两端的吸盘收缩，使抓取到的硅钢片两端随所述可活动支架两端向上弯曲，与水平面形成5°至10°倾角。

5.根据权利要求2所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，所述抓取部还包括设置于所述横梁上的探杆，其中，所述探杆与所述横梁通过转轴连接，且所述探杆与所述转轴垂直，并可通过所述转轴在垂直所述横梁的平面内转动，所述转轴的轴线与所述横梁平行，且与所述多个吸盘所在平面平行，并与所述多个吸盘所在平面相距h；

所述控制单元在控制所述抓取部抓取硅钢片时，控制所述探杆沿顺时针转动，获取所述探杆的转动角α₁，计算硅钢片在所述探杆顺时针方向的宽度W₁＝h/tan(α₁-π/2)，控制所述探杆沿逆时针转动，获取所述探杆的转动角α₂，计算硅钢片在所述探杆逆时针方向的宽度W₂＝h/tan(α₂-π/2)，计算硅钢片的宽度W＝W₁+W₂。

6.根据权利要求5所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，还包括：

判断单元，将硅钢片的宽度W与预设宽度比较，判断误差是否处于预设范围内，若处于预设范围以内，则使所述控制单元继续操作，若误差处于预设范围以外，则发出提示信息。

7.根据权利要求5所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，所述控制单元根据硅钢片的厚度，由厚到薄控制所述抓取部抓取和安装硅钢片，以完成铁芯从中心到一端的安装，然后在铁芯被压紧、固定和翻转后，控制由厚到薄控制所述抓取部抓取和安装硅钢片，以完成铁芯从中心到另一端的安装。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，还包括：

接近传感器，设置于所述抓取部，在所述抓取部接近硅钢片的过程中，判断所述抓取部与硅钢片的距离，并在所述抓取部与硅钢片的距离小于安全距离时，向所述控制单元发送减缓信号，使所述控制单元降低所述抓取部向硅钢片的接近速度。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，还包括：

支撑部，包括多节支撑臂，用于支撑所述抓取部，并根据所述控制单元的指令控制所述抓取部运动。

10.一种变压器铁芯，其特征在于，通过权利要求1至9中任一项所述的面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统抓取和安装的硅钢片构成。