CN112556491B - 一种基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导弹水平装填技术领域,尤其是一种基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统及其运行方法,特别是指基于AGV转运、视觉对准测量系统实时检测位姿、支撑调姿架车自动调姿对准、推弹设备自动运行的一种基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统及其运行方法。该水平装填系统中弹体支撑AGV将弹体运至装填区,总装对接与水平装填公用一套设备,提高设备利用率,缩短产品生命周期,减少吊装,提高产品安全性;支撑架车具备自动加手动调节、实时数显调节范围及自适应(恒力支撑)功能,提高装填系统安全性、可靠性、降低员工劳动强度、提高工作效率;基于视觉对准测量系统提高导弹装填精度及装填可靠性,实现导弹柔性化、智能化、数字化生产。
Description
技术领域
本发明涉及导弹水平装填技术领域,尤其是一种自动化导弹水平装填系统,特别是指基于AGV转运、视觉对准测量系统实时检测位姿、支撑调姿架车自动调姿对准、推弹设备自动运行的一种基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统及其运行方法。
背景技术
随着智能制造领域的发展,发达国家的导弹研制已经进入了一个追求高自动化程度和高生产效率的新阶段,而国内导弹对接装填仍然以手工操作为主。目前现有导弹水平装填设备及运行方法存在很多问题,例如:导弹是一种体积大、重量大、制造精度高的火工品,吊装转运存在安全性问题;发射筒与弹体支撑导向装置连接、导弹与发射筒轴线对准需要依靠工艺人员的工程经验和操作人员的个体技能水平,此方法劳动强度大、效率低、对准精度差、可靠性差,导致反复进行装填、退弹作业,严重危害到操作人员的生命安全,且不能满足我国导弹高精度、高效率和高可靠性生产的需要。
发明内容
本发明针对以上问题,提出了一种基于AGV转运、视觉对准测量系统实时检测位姿、支撑调姿架车自动调姿对准、推弹设备自动运行的自动化导弹水平装填系统。能够提高设备利用率,缩短产品生命周期;减少吊装,提高产品安全性;降低员工劳动强度,提高工作效率;提高导弹装填精度及装填可靠性;实现导弹柔性化、智能化、数字化生产。
本发明一种基于AGV转运、视觉对准测量系统实时检测位姿、支撑调姿架车自动调姿对准、推弹设备自动运行的自动化导弹水平装填系统及其运行方法。该水平装填系统包括筒体支撑调姿架车1、工业机器人系统2、视觉对准测量系统3、弹体支撑导向装置4、弹体支撑调姿架车5、弹体支撑AGV6、推弹设备7。
所述筒体支撑调姿架车1主要用于支撑空载及筒弹满载状态的发射筒,并具备对接调整功能,通过支撑调姿架车协同控制,能实现筒体横向、垂向及周向滚转调节,方便快速准确对接;
所述工业机器人2用于自动安装弹射动力装置;
所述视觉对准测量系统3主要用于发射筒与弹体支撑导向装置的快速对准、弹体与发射筒的快速对准;
所述弹体支撑导向装置4为弹体提供装填轨道;
所述弹体支撑调姿架车5主要用于支撑导弹并进行位姿调整,能实现弹体横向、垂向及周向滚转调节与筒体同轴;
所述弹体支撑AGV6用于弹体及支撑调姿架车的转运和总体支撑;
所述推弹设备7主要用于自动抓取弹尾L型销并将弹体推入发射筒内;
所述水平装填与总装对接公用一套弹体支撑调姿架车5,提高设备利用率并避免导弹吊装,提高产品安全性;
所述筒体支撑调姿架车1与弹体支撑调姿架车5单车具有行走机构101、升降机构102、横移机构103、滚转机构104四个自由度,双车协同控制可实现六自由度调姿功能;筒体支撑调姿架车1与弹体支撑调姿架车5均具有称重测力传感器,可实时数显压力值并进行自动调节,实现产品恒力支撑,避免导弹虚支撑现象。筒体支撑调姿架车1与弹体支撑调姿架车5可使用电机减速机驱动调姿功能,也可以使用手轮驱动调姿功能,提高设备可靠性,避免延误战事;
所述视觉对准测量系统3由双目视觉相机组成,通过支架固定于地面,在测量过程中保持它们的相对位置不变,同时在筒体、弹体支撑导向装置及弹体粘贴编码点,视觉测量系统通过识别编码点拟合圆柱轴线,从而实时检测筒体及弹体的位置姿态并将信息反馈给筒体支撑调姿架车1、弹体支撑调姿架车5;
所述弹体支撑AGV6由3台AGV601、602、603组成,且每台AGV上铺设轨道604,在导弹总装对接时3台AGV刚性连接,弹体支撑调姿架车5可在弹体支撑AGV6上沿轨道604行走,完成导弹总装对接及水平装填;
所述推弹设备7外侧圆盘704设计有弧形槽接口,通过电机减速机707驱动,可自动抓取弹尾L型销并锁紧;内侧圆盘705上有凹槽,在水平装填时弹尾L型销卡在内侧圆盘凹槽内,防止在装填过程中导弹滚转;内侧圆盘705凹槽下装有称重测力传感器706,可以实时数显装填力大小,当装填力超过预设值时,中止导弹装填并报警;推弹设备7采用伺服电机减速机703驱动齿轮齿条702将弹体装填入发射筒,装填到位后自动反馈到位信号;
所述水平装填系统还包括总控系统,筒体支撑调姿架车1、工业机器人系统2、视觉对准测量系统3、弹体支撑调姿架车5、弹体支撑AGV6、推弹设备7与总控系统通过无线加密方式进行连接。
所述水平装填系统,其具体的步骤包括:
1) 发射筒吊装至筒体支撑调姿架车1;
2) 视觉对准测量系统3工作,根据检测结果,筒体支撑调姿架车1进行位姿调整,实现发射筒销孔螺栓孔与弹体支撑导向装置4销孔螺栓孔同心;
3) 人工连接发射筒与弹体支撑导向装置4;
4) 弹体支撑AGV6带弹体行走至水平装填作业;
5) 人工安装适配器;
6) 视觉对准测量系统3工作,根据检测结果,弹体支撑调姿架车5进行位姿调整,实现弹体与筒体同轴;
7) 推弹设备7与弹尾L型销相连,开始装填作业;
8) 弹体装填到位,推弹设备7反馈到位信号,自动与弹体分离并撤回;
9) 人工将发射筒与弹体支撑导向装置4分离;
10)工业机器人系统2自动安装弹射动力装置,装填作业完成。
与现有技术相比,本发明基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统具有以下有益效果:
(1)利用弹体支撑AGV实现导弹由总装对接区转运至水平装填区,减少导弹吊装次数,提高导弹及操作人员安全性;
(2)弹体支撑调姿架车与总装共用一套设备,提高设备利用率,缩短设备生命周期;
(3)视觉对准测量系统可将原来筒、弹对准30min甚至更长时间缩短至5min,并有效减少操作人员、降低员工劳动强度、提高工作效率、提高筒、弹对准精度;
(4)视觉对准测量系统直接测量发射筒内壁轴线,可避免因发射筒制造误差而引起的装填失败现象,提高导弹装填精度、一致性及可靠性;
(5)筒体支撑调姿架车及弹体支撑调姿架车根据视觉对准测量系统反馈结果自动调节,并具备实时数显调节范围及自适应(恒力支撑)功能,避免导弹虚支撑现象、减少操作人员、降低员工劳动强度、提高工作效率;
(6)筒体支撑调姿架车及弹体支撑调姿架车同时具备手动调节功能,提高设备可靠性,避免延误战事。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案,下面将对本发明中所需要使用的附图进行简单地介绍,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,可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统的结构图;
图2为总装对接区和水平装填区的俯视图;
图3为弹体支撑调姿架车结构示意图;
图4为弹体支撑导向装置结构示意图;
图5为弹体支撑AGV结构示意图;
图6为推弹设备结构示意图;
图中的标号名称:1—筒体支撑调姿架车、2—工业机器人系统、3—视觉对准测量系统、4—弹体支撑导向装置、5—弹体支撑调姿架车、6—弹体支撑AGV、7—推弹设备;
101—行走机构、102—升降机构、103—横移机构、104—滚转机构、105—伺服电机、106—手轮、107—称重测力传感器;
401—半圆形框、402—过渡框、403—摄像机;
601—第一AGV、602—第二AGV、603—第三AGV、604—轨道;
701—导轨、702—齿轮齿条、703—伺服电机减速机、704—外侧圆盘、705—内侧圆盘、706—称重测力传感器、707—伺服电机减速机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合说明书附图对本发明的实施方式做进一步地详细叙述。
本发明基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统是一种基于AGV转运、视觉对准测量系统实时检测位姿、支撑调姿架车自动调姿对准、推弹设备自动运行的自动化导弹水平装填系统,本发明还提供该用该系统实现导弹水平装填的方法。
实施例1
如图1所示,该基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统包括筒体支撑调姿架车1、工业机器人系统2、视觉对准测量系统3、弹体支撑导向装置4、弹体支撑调姿架车5、弹体支撑AGV6、推弹设备7。
所述筒体支撑调姿架车1用于支撑空载及筒弹满载状态的发射筒,所述筒体支撑调姿架车1位于发射筒的下方,通过支撑调姿架车协同控制,能实现所述发射筒横向、垂向及周向滚转调节,方便发射筒与导弹之间的快速准确对接;
所述工业机器人2用于导弹入筒后自动安装弹射动力装置。
所述视觉对准测量系统3位于所述发射筒靠近导弹的一端,用于发射筒与弹体支撑导向装置的快速对准、导弹与发射筒的快速对准;
所述弹体支撑导向装置4位于所述发射筒旁边,与所述发射筒的筒体位于同一水平高度,固定筒体并为导弹提供装填轨道;
所述弹体支撑调姿架车5位于所述导弹下方,所述导弹与所述发射筒同向放置,所述弹体支撑调姿架车5用于支撑导弹并进行位姿调整,实现弹体横向、垂向及周向滚转调节与筒体同轴;
所述弹体支撑AGV6用于导弹及支撑调姿架车的转运和总体支撑;
所述推弹设备7位于导弹的尾端,用于自动抓取弹尾L型销并将弹体推入发射筒内。
本实施例中,水平装填与总装对接公用一套弹体支撑调姿架车5,提高设备利用率并避免导弹吊装,提高产品安全性。
进一步的,如图3所示,所述筒体支撑调姿架车1与弹体支撑调姿架车5具有相同的行动单元,所述行动单元包括行走机构101、升降机构102、横移机构103、滚转机构104,双车协同控制可实现六自由度调姿功能;筒体支撑调姿架车1与弹体支撑调姿架车5均具有称重测力传感器,可实时数显压力值并进行自动调节,实现产品恒力支撑,避免导弹虚支撑现象。
筒体支撑调姿架车1与弹体支撑调姿架车5可使用电机减速机驱动调姿功能,也可以使用手轮驱动调姿功能,提高设备可靠性,避免延误战事。
所述视觉对准测量系统3包括双目视觉相机,所述双目视觉相机通过支架固定于地面,在筒体、弹体支撑导向装置及弹体粘贴编码点,利用带特征点的摄影测量笔标定筒体轴线、筒体尾部销孔位置、弹体支撑导向装置过渡框销孔位置,所述视觉对准测量系统3通过识别带特征点的摄影测量笔位置,将筒体轴线、筒体尾部销孔位置、弹体支撑导向装置过渡框销孔位置转换到筒体、弹体支撑导向装置粘贴的编码点上,所述视觉对准测量系统3通过识别编码点拟合筒体、弹体支撑导向装置及弹体外表的圆柱轴线,从而实时检测筒体及弹体的位置姿态信息,并将所述位置姿态信息反馈给筒体支撑调姿架车1、弹体支撑调姿架车5。
所述弹体支撑导向装置4包含半圆形框401、过渡框402、摄像机403,所述过渡框402通过螺栓固定在半圆形框401前面,所述过渡框402上有与发射筒尾部相连接的销孔及螺栓孔,装填作业开始前发射筒与弹体支撑导向装置4上的过渡框402相连,过渡框402下面安装摄像机403,用于实时观察导弹尾部气密环进入过渡框402时的状态。
更进一步的,本实施例所提供的弹体支撑AGV6如图4所示,该弹体支撑AGV6由3台AGV601、602、603组成,且每台AGV上铺设轨道604,在导弹总装对接时3台AGV刚性连接,弹体支撑调姿架车5可在弹体支撑AGV6上沿轨道604行走,完成导弹总装对接及水平装填。
更进一步的,本实施例所提供的推弹设备7如图5所示,该推弹设备7包含导轨701,所述导轨701铺设在弹体支撑AGV6两端的凸台上,所述导轨701上设有与其相对应的齿轮齿条702,所述齿轮齿条702上设有伺服电机减速机703,使推弹设备7整体沿弹体支撑AGV6上的导轨701移动;
所述推弹设备7的中部为横梁,所述横梁上连接推弹头,所述推弹头包含外侧圆盘704和内侧圆盘705,所述外侧圆盘704接触弹尾;其中,所述外侧圆盘704设计有弧形槽接口,通过伺服电机减速机707驱动,自动抓取弹尾L型销并锁紧;
所述内侧圆盘705上有凹槽,在水平装填时弹尾L型销卡在内侧圆盘凹槽内,防止在装填过程中导弹滚转;所述内侧圆盘705凹槽下装有称重测力传感器706,实时数显装填力大小,当装填力超过预设值时,中止导弹装填并报警;
所述推弹设备7采用伺服电机减速机703驱动齿轮齿条702将弹体装填入发射筒内,装填到位后自动反馈到位信号。
本实施例提供的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统利用弹体支撑AGV实现导弹由总装对接区转运至水平装填区,减少导弹吊装次数,提高导弹及操作人员安全性;弹体支撑调姿架车与总装共用一套设备,提高设备利用率,缩短设备生命周期;视觉对准测量系统可将原来筒、弹对准30min甚至更长时间缩短至5min,并有效减少操作人员、降低员工劳动强度、提高工作效率、提高筒、弹对准精度;视觉对准测量系统直接测量发射筒内壁轴线,可避免因发射筒制造误差而引起的装填失败现象,提高导弹装填精度、一致性及可靠性;筒体支撑调姿架车及弹体支撑调姿架车根据视觉对准测量系统反馈结果自动调节,并具备实时数显调节范围及自适应(恒力支撑)功能,避免导弹虚支撑现象、减少操作人员、降低员工劳动强度、提高工作效率;筒体支撑调姿架车及弹体支撑调姿架车同时具备手动调节功能,提高设备可靠性,避免延误战事。
实施例2
基于上述基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,本实施例还提供包含总控系统的水平装填系统,所述筒体支撑调姿架车1、工业机器人系统2、视觉对准测量系统3、弹体支撑调姿架车5、弹体支撑AGV6、推弹设备7通过无线加密方式与总控系统连接。
基于该套总控系统,可实现水平装填过程的全流程自动控制,使装填更精准。
实施例3
基于上述基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,本实施例提供其实现自动化导弹水平装填的运行方法,其结构在装填前装填后的状态如图2所示,其具体的步骤包括:
1) 发射筒吊装至筒体支撑调姿架车1;
2) 视觉对准测量系统3工作,根据检测结果,筒体支撑调姿架车1进行位姿调整,实现发射筒销孔螺栓孔与弹体支撑导向装置4销孔螺栓孔同心;
3) 人工连接发射筒与弹体支撑导向装置4;
4) 弹体支撑AGV6带弹体行走至水平装填作业;
5) 人工安装适配器;
6) 视觉对准测量系统3工作,根据检测结果,弹体支撑调姿架车5进行位姿调整,实现弹体与筒体同轴;
7) 推弹设备7与弹尾L型销相连,开始装填作业;
8) 弹体装填到位,推弹设备7反馈到位信号,自动与弹体分离并撤回;
9) 人工将发射筒与弹体支撑导向装置4分离;
10)工业机器人系统2自动安装弹射动力装置,装填作业完成。
上述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述水平装填系统包括筒体支撑调姿架车(1)、工业机器人系统(2)、视觉对准测量系统(3)、弹体支撑导向装置(4)、弹体支撑调姿架车(5)、弹体支撑AGV(6)、推弹设备(7),其中:
所述筒体支撑调姿架车(1)用于支撑空载及筒弹满载状态的发射筒,所述筒体支撑调姿架车(1)位于发射筒的下方,通过支撑调姿架车协同控制,能实现所述发射筒横向、垂向及周向滚转调节,方便发射筒与导弹之间的快速准确对接;
所述工业机器人系统(2)用于导弹入筒后自动安装弹射动力装置;
所述视觉对准测量系统(3)位于所述发射筒靠近导弹的一端,用于发射筒与弹体支撑导向装置的快速对准、导弹与发射筒的快速对准;
所述弹体支撑导向装置(4)位于所述发射筒旁边,与所述发射筒的筒体位于同一水平高度,固定筒体并为导弹提供装填轨道;
所述弹体支撑调姿架车(5)位于所述导弹下方,所述导弹与所述发射筒同向放置,所述弹体支撑调姿架车(5)用于支撑导弹并进行位姿调整,实现弹体横向、垂向及周向滚转调节与筒体同轴;
所述弹体支撑AGV(6)用于导弹及支撑调姿架车的转运和总体支撑;
所述推弹设备(7)位于导弹的尾端,用于自动抓取弹尾L型销并将弹体推入发射筒内;
所述推弹设备(7)包含导轨(701),所述导轨(701)铺设在弹体支撑AGV(6)两端的凸台上,所述导轨(701)上设有与其相对应的齿轮齿条(702),所述齿轮齿条(702)上设有伺服电机减速机(703),使推弹设备(7)整体沿弹体支撑AGV(6)上的导轨(701)移动;
所述推弹设备(7)的中部为横梁,所述横梁上连接推弹头,所述推弹头包含外侧圆盘(704)和内侧圆盘(705),所述外侧圆盘(704)接触弹尾;其中,所述外侧圆盘(704)设计有弧形槽接口,通过伺服电机减速机(707)驱动,自动抓取弹尾L型销并锁紧;
所述内侧圆盘(705)上有凹槽,在水平装填时弹尾L型销卡在内侧圆盘凹槽内,防止在装填过程中导弹滚转;所述内侧圆盘(705)凹槽下装有称重测力传感器(706),实时数显装填力大小,当装填力超过预设值时,中止导弹装填并报警;
所述推弹设备(7)采用伺服电机减速机(703)驱动齿轮齿条(702)将弹体装填入发射筒内,装填到位后自动反馈到位信号。
2.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述筒体支撑调姿架车(1)与弹体支撑调姿架车(5)具有相同的行动单元,所述行动单元包括行走机构(101)、升降机构(102)、横移机构(103)、滚转机构(104),双车协同控制可实现六自由度调姿功能;筒体支撑调姿架车(1)与弹体支撑调姿架车(5)均具有称重测力传感器,可实时数显压力值并进行自动调节,实现产品恒力支撑,避免导弹虚支撑现象。
3.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述筒体支撑调姿架车(1)与所述弹体支撑调姿架车(5)使用电机减速机驱动进行调姿或者使用手轮驱动进行调姿。
4.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述视觉对准测量系统(3)包括双目视觉相机,所述双目视觉相机通过支架固定于地面,在筒体、弹体支撑导向装置及弹体粘贴编码点,利用带特征点的摄影测量笔标定筒体轴线、筒体尾部销孔位置、弹体支撑导向装置过渡框销孔位置,所述视觉对准测量系统(3)通过识别带特征点的摄影测量笔位置,将筒体轴线、筒体尾部销孔位置、弹体支撑导向装置过渡框销孔位置转换到筒体、弹体支撑导向装置粘贴的编码点上,所述视觉对准测量系统(3)通过识别编码点拟合筒体、弹体支撑导向装置及弹体外表的圆柱轴线,从而实时检测筒体及弹体的位置姿态信息,并将所述位置姿态信息反馈给筒体支撑调姿架车(1)、弹体支撑调姿架车(5)。
5.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述弹体支撑导向装置(4)包含半圆形框(401)、过渡框(402)、摄像机(403),所述过渡框(402)通过螺栓固定在半圆形框(401)前面,所述过渡框(402)上有与发射筒尾部相连接的销孔及螺栓孔,装填作业开始前发射筒与弹体支撑导向装置(4)上的过渡框(402)相连,过渡框(402)下面安装摄像机(403),用于实时观察导弹尾部气密环进入过渡框(402)时的状态。
6.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述弹体支撑AGV(6)包含若干台AGV,这些AGV刚性连接并排连续安装,且每台AGV上铺设轨道(604),所述弹体支撑调姿架车(5)在弹体支撑AGV(6)上沿轨道(604)行走,完成导弹总装对接。
7.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述水平装填系统还包括总控系统,所述筒体支撑调姿架车(1)、工业机器人系统(2)、视觉对准测量系统(3)、弹体支撑调姿架车(5)、弹体支撑AGV(6)、推弹设备(7)通过无线加密方式与总控系统连接。
8.根据权利要求1所述的基于视觉对准的自动化导弹水平装填系统,其特征在于:所述水平装填系统的运行方法包括以下步骤:
S1发射筒吊装至筒体支撑调姿架车(1);
S2视觉对准测量系统(3)工作,根据检测结果,筒体支撑调姿架车(1)进行位姿调整,实现发射筒尾部销孔及螺栓孔与弹体支撑导向装置(4)销孔及螺栓孔同心;
S3人工连接发射筒与弹体支撑导向装置(4);
S4弹体支撑AGV(6)带弹体行走至水平装填作业区;
S5人工安装适配器;
S6视觉对准测量系统(3)工作,根据检测结果,弹体支撑调姿架车(5)进行位姿调整,实现弹体与筒体同轴;
S7推弹设备(7)与弹尾L型销相连,开始装填作业;
S8弹体装填到位,推弹设备(7)反馈到位信号,自动与弹体分离并撤回;
S9人工将发射筒与弹体支撑导向装置(4)分离;
S10工业机器人系统(2)自动安装弹射动力装置,装填作业完成。
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