CN108818544B - 基于视觉导引的板带表面处理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，通过第一视觉检测装置检测到板带缺陷的类型和分布后，在控制系统的控制下，先由第一执行机构进行初步处理，然后由第二视觉检测装置进行复检。若复检结果显示仍有缺陷未处理或未处理完成，则控制系统控制第二执行机构进行二次处理。第一执行机构和第二执行机构的表面处理方式可以是焊接、打磨、喷涂、修复、净化等表面处理方式，也可以是打标、贴标等其它加工方式。本发明的板带表面处理机器人可以根据待处理对象的特点自动选择第一执行机构和第二执行机构的最佳动作路径，自动实现以时间或作业强度为控制量的作业策略控制，以实现不同程度处理对象的合理、有效处理。

Description

基于视觉导引的板带表面处理机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于视觉导引的板带表面处理机器人。

背景技术

板状与带状材料是宽厚比较大的扁平断面材料。板带切成定尺的单张产品叫做板材，而成卷供应的产品叫做带卷或板卷，统称板带。金属板带具有巨大的包容和覆盖能力，并能承受冲压、弯曲等成型的深度加工，用途十分广泛，有通用材料之称，可以随意切断分离和拼凑组合。

为了提高产品质量，通常要对板带进行生产过程质量全范围实时检测，并根据检测结果进行相应的实时表面处理，以得到符合要求的高品质板带。因此，如何提供一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，通过在线检测和表面处理等手段以满足板带使用的工艺技术需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，以满足板带的检测和修复需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，包括输送辊、第一视觉检测装置、第一执行机构、第二视觉检测装置、第二执行机构和控制系统，所述输送辊用以输送板带，所述第一视觉检测装置、所述第一执行机构、所述第二视觉检测装置和所述第二执行机构在板带的输送方向上依次设置，所述第一视觉检测装置和所述第二视觉检测装置用以将检测到的图像信息传递至所述控制系统，所述控制系统用以控制所述第一执行机构和所述第二执行机构的动作。

优选地，所述第一视觉检测装置和所述第二视觉检测装置均包括支架、检测光源和检测梁，所述检测光源和所述检测梁沿横向设置于所述支架上，所述检测梁上设置有光学感应传感器，所述光学感应传感器与所述控制系统相连。

优选地，所述第一执行机构包括二维运动平台和第一机械手，所述二维运动平台平行设置于板带上方，所述二维运动平台用以驱动所述第一机械手平行于板带做二维运动，所述第一机械手能够沿垂直于所述二维运动平台的方向运动。

优选地，所述二维运动平台上沿横向和纵向均设置有多个所述第一机械手，同一行的多个所述第一机械手间具有盲区避免相互干涉，所述盲区在纵向交错设置实现横向全范围表面处理。

优选地，所述第一机械手为多种，多种所述第一机械手具有不同的工作头，多种所述第一机械手分别用于执行焊接、打磨、喷涂和净化工作。

优选地，所述第一执行机构包括第一机械臂，所述第一机械臂为多维机械臂，所述第一机械臂设置于板带的一侧或两侧。

优选地，所述第一执行机构包括第一机械臂，所述第一机械臂为多维机械臂，所述第一机械臂设置于板带的上方。

优选地，所述第一机械臂为多种，多种所述第一机械臂具有不同的工作头，多种所述第一机械臂分别用于执行焊接、打磨、喷涂和净化工作。

优选地，所述支架的两侧设置有立柱，所述支架的两端分别与所述立柱转动连接。

优选地，所述立柱上设置有限位结构，所述限位结构能够限制所述支架与所述立柱的相对角度。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的第一视觉检测装置检测到板带缺陷的类型和分布后，在控制系统的控制下，先由第一执行机构进行初步处理，然后由第二视觉检测装置进行复检。若复检结果显示仍有缺陷未处理或未处理完成，则控制系统控制第二执行机构进行二次处理。第一执行机构和第二执行机构的表面处理方式可以是焊接、打磨、喷涂、修复、净化等表面缺陷处理方式，也可以是打标、贴标等其它加工方式。本发明的板带表面处理机器人可以根据待处理对象的特点自动选择第一执行机构和第二执行机构的最佳动作路径，自动实现以时间或作业强度为控制量的作业策略控制，以实现不同程度处理对象的合理、有效处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于视觉导引的板带表面处理机器人的一种结构示意图；

图2为本发明基于视觉导引的板带表面处理机器人的另一种结构示意图；

附图标记说明：1、第一视觉检测装置；2、第一执行机构；3、第二视觉检测装置；4、第二执行机构；5、输送辊；6、缺陷；7、已完成处理的区域；8、板带；9、检测光源；10、检测梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，以满足板带的检测和修复需求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本实施例提供一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，包括输送辊5、第一视觉检测装置1、第一执行机构2、第二视觉检测装置3、第二执行机构4和控制系统(图中未画出)。

输送辊5用以输送板带8，其位置和数量可根据实际需要进行选择。例如，输送辊5可以设置于板带8的上表面或下表面，也可以在板带8的上、下表面同时设置。根据板带8的类型、工艺要求、操作要求等，输送辊5可以选择固定式输送辊，也可以选择自动升降式输送辊。

第一视觉检测装置1、第一执行机构2、第二视觉检测装置3和第二执行机构4在板带8的输送方向上依次设置，第一视觉检测装置1和第二视觉检测装置3用以将检测到的图像信息传递至控制系统，控制系统用以控制第一执行机构2和第二执行机构4的动作。

进一步的，支架的两侧设置有立柱，支架的两端分别与立柱转动连接。立柱上设置有限位结构，限位结构能够限制支架与立柱的相对角度。该限位结构可以是限位销、限位挡板或其它机构，只要能实现限位功能即可。

第一视觉检测装置1检测到缺陷6的类型和分布后，在控制系统的控制下，先由第一执行机构2进行初步处理，形成已完成处理的区域7，然后由第二视觉检测装置3进行复检。若复检结果显示仍有缺陷6未处理或未处理完成，则控制系统控制第二执行机构4进行二次处理。表面处理方式可以是焊接、磨平、喷漆等表面缺陷处理方式，也可以是打标、贴标等其它加工方式。

进一步的，第一视觉检测装置1和第二视觉检测装置3均包括支架、检测光源9和检测梁10，检测光源9和检测梁10沿横向设置于支架上。检测光源9用以提供光照，使板带8表面显示清晰。检测梁10上设置有光学感应传感器，光学感应传感器与控制系统相连。该光学感应传感器可选用现有技术中较为成熟的表面缺陷检测设备，能够根据图像检测缺陷6的位置、类型和严重程度，也能够检测板带8的边界，并依此确定横向基准，此处不再赘述。

进一步的，如图1所示，第一执行机构2包括二维运动平台(图中未画出)和第一机械手，二维运动平台平行设置于板带8上方，二维运动平台用以驱动第一机械手平行于板带8做二维运动，第一机械手能够沿垂直于二维运动平台的方向运动。

当板带8上的缺陷6较为密集时，单个第一机械手已经无法满足要求。如果在横向设置多个第一机械手，则出于安全考虑横向相邻的两个第一机械手之间会产生盲区。本实施例中，相邻若干行第一机械手的处理盲区在纵向交错设置，以实现处理区域的全覆盖。

图1中，第一执行机构2为基于三维运动机构的表面处理装置，其特点是成本低、易实现。通过布置一定数量的第一机械手，理论上可以覆盖板带8表面处理区域的所有表面位置。但该方式下，各第一机械手的活动区域相对比较固定，当表面需要处理的位置分布不均匀时，可能会出现表面处理任务分配不均的情况发生。第一机械手为多种，多种第一机械手具有不同的工作头，多种第一机械手分别用于执行焊接、打磨、喷涂和净化工作。

因而，如图2所示，本实施例中的第一执行机构2也可以选用第一机械臂，第一机械臂为多维机械臂，第一机械臂设置于板带8的一侧或两侧。在多个第一机械臂通过位置算法控制其间不出现干涉的前提下，各第一机械臂之间工作区域不固定，可根据板带8需要处理位置分布的情况自适应协调表面处理区域，提高各第一机械臂的利用率。第一机械臂也可设置于板带8的上方，以期在机械臂运动轨迹范围有限的前提下获得更大的表面处理覆盖区域。

同样的，第二执行机构4可以是前文所述的基于三维运动机构的表面处理装置，也可以是多维机械臂，其类型、数量和位置可根据需要灵活选择。第一机械臂为多种，多种第一机械臂具有不同的工作头，多种第一机械臂分别用于执行焊接、打磨、喷涂和净化工作。

本实施例中，控制系统包括依次连接的信号输入模块、计算模块和控制信号输出模块。信号输入模块用以接收光学感应传感器检测得到的缺陷6的位置、类型和严重程度，板带8的边界位置以及板带8是否打标等信息；计算模块用以根据缺陷6的分布情况和严重程度，计算第一执行机构2和第二执行机构4的执行动作的路径、作业压力和作业时间；控制信号输出模块用以将动作指令输出至第一执行机构2和第二执行机构4，自动实现以时间或作业强度为控制量的作业策略控制，以实现不同程度处理对象的合理、有效处理。

表面处理位置可以是单点目标、散装分布区域目标、断续状线性分布区域目标等多种类型，经计算模块计算后，自动决策是否是单独处理，还是目标合并联动处理，确保处理过程时间最短、处理效果最优。

当密集型对象出现时(即突发高负荷情况)表面处理机器人提供的处理手段包括：1)通过检测对象实施多级缓冲队列机制，将根据待处理对象的位置及对象类型等信息实现处理遍历路径组合优化，实现遍历路径最短，重要类型表面问题优先处理；2)通过设置上限警戒值，超限时通过控制指令自动降低主体机组机列运行速度，使得表面处理过程可实时处理完成，避免超负荷时出现表面缺陷漏处理。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种基于视觉导引的板带表面处理机器人，其特征在于，包括输送辊、第一视觉检测装置、第一执行机构、第二视觉检测装置、第二执行机构和控制系统，所述输送辊用以输送板带，所述第一视觉检测装置、所述第一执行机构、所述第二视觉检测装置和所述第二执行机构在板带的输送方向上依次设置，所述第一视觉检测装置和所述第二视觉检测装置用以将检测到的图像信息传递至所述控制系统，所述控制系统用以控制所述第一执行机构和所述第二执行机构的动作；

所述第一视觉检测装置和所述第二视觉检测装置均包括支架、检测光源和检测梁，所述检测光源和所述检测梁沿横向设置于所述支架上，所述检测梁上设置有光学感应传感器，所述光学感应传感器与所述控制系统相连；

所述第一执行机构包括二维运动平台和第一机械手，所述二维运动平台平行设置于板带上方，所述二维运动平台用以驱动所述第一机械手平行于板带做二维运动，所述第一机械手能够沿垂直于所述二维运动平台的方向运动；

所述二维运动平台上沿横向和纵向均设置有多个所述第一机械手，同一行的多个所述第一机械手间具有盲区避免相互干涉，所述盲区在纵向交错设置实现横向全范围表面处理。

2.根据权利要求1所述的基于视觉导引的板带表面处理机器人，其特征在于，所述第一机械手为多种，多种所述第一机械手具有不同的工作头，多种所述第一机械手分别用于执行焊接、打磨、喷涂和净化工作。

3.根据权利要求1所述的基于视觉导引的板带表面处理机器人，其特征在于，所述支架的两侧设置有立柱，所述支架的两端分别与所述立柱转动连接。

4.根据权利要求3所述的基于视觉导引的板带表面处理机器人，其特征在于，所述立柱上设置有限位结构，所述限位结构能够限制所述支架与所述立柱的相对角度。