CN112827882A - 基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法,包括以下步骤:采集碳素电极表面的图片和空间点云数据;将图片和空间点云数据进行处理;将空间点云数据进行拼接得到稠密三维坐标数据;得到碳素电极的三维模型;在坐标系中规划多功能组合刀具的运动轨迹,使多功能组合刀具按照运动轨迹清理碳素电极表面。清理装置包括输送系统、视觉系统、工业机械臂、多功能组合刀具、控制系统、灰尘收集系统、第二传感器系统及依次安装于输送系统上的举升系统、第一传感器系统、翻转倒料系统,视觉系统安装于举升系统上方;工业机械臂与机多功能组合刀具连接。本发明能够实现无人值守、连续在线作业、环保、智能化。
Description
技术领域
本发明涉及碳素电极清理领域,尤其涉及一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法及装置。
背景技术
碳素电极具有优良的导电导热性、耐热性、耐化学腐蚀性、机械强度高、易于加工成型等优点。广泛应用于冶金、化工、电化学等工业中。常见的碳素电极如石墨电极、预焙阳极、阴极等加工过程中经高温焙烧后,表面附着大量残留物需清理后可投入使用。
目前传统的清理方式包含人工清理和机械清理。人工清理方式,清理工人需要手持特制铁铲对碳素电极表面附着的残留物进行清理,人工清理方式对工人的操作技术有一定的要求,效率低,劳动强度大,存在安全隐患,且清理过程弥漫大量粉尘,形成无组织排放。另外一种机械清理的方式是在碳素电极生产输送链上采用多层刮刀的清理机,通过刮刀组件与碳素电极相对平坦的面硬性刮擦来实现清理,对于异形碳素电极或者碳素电极焙烧过程中带来的无规律形变量适应能力极差,导致清理不干净或伤及碳素电极本体,需要人工辅助清理且降低碳素电极生产良率。
发明内容
基于现有清理方式带来的问题和技术缺陷,本发明综合利用人工智能算法、智能感知设备、自动控制技术等,提出了一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法及装置,本发明的装置能够实现无人值守、连续在线作业、环保、智能,既可以解放劳动力,避免无组织排放,又能适应各种尺寸、形状、形变量的碳素电极,提高效率的同时,满足清理效果。
本发明采用以下技术方案:
一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤(一):通过视觉系统采集碳素电极表面的图片和空间点云数据;
步骤(二):将碳素电极表面的图片输入到碳素电极识别算法模型中,得到碳素电极的表面特征识别结果;将空间点云数据进行拼接得到稠密三维坐标数据;
步骤(三):根据碳素电极的表面特征识别结果和稠密三维坐标数据进行碳块的实时三维重建,得到碳素电极的三维模型,碳素电极的三维模型包含碳素电极本体和表面附着物;
步骤(四):将碳素电极的三维模型的实时三维坐标数据与机器人平台运动坐标系进行匹配,在匹配后的坐标系中以碳素电极的三维模型数据为依据,规划载体机器人的运动轨迹;
步骤(五):载体机器人搭载多功能组合刀具,按照运动轨迹清理碳素电极表面,采用灰尘收集系统全程收集粉尘或飞溅的颗粒;
步骤(六):清理过程中根据传感器信号,动态调节载体机器人的运动速度和进刀量。
一种根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述装置包括输送系统(1)、视觉系统(2)、工业机械臂(3)、多功能组合刀具(4)、控制系统(5)、灰尘收集系统(6)、举升系统(7)、翻转倒料系统(8)、第一传感器系统(9)、第二传感器系统;举升系统(7)、第一传感器系统(9)、翻转倒料系统(8)依次安装于输送系统(1)上,第二传感器系统安装于工业机械臂(3)上,举升系统(7)、第一传感器系统(9)、第二传感器系统、翻转倒料系统(8)均与控制系统电连接,视觉系统(2)安装于举升系统(7)上方;多功能组合刀具(4)与工业机械臂(3)连接。
根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述灰尘收集系统(6)的灰尘吸口与多功能组合刀具(4)连接并且靠近多功能组合刀具(4)。
根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述视觉系统(2)为工业相机、深度相机、激光雷达中的一种或几种。
根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述输送系统(1)的输送方式为辊道、板链、吊篮、天车吊运、叉车搬运中的一种。
根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述举升系统(7)的驱动方式包含液压方式、气动方式、电动方式;所述翻转倒料系统(8)的驱动方式包含液压方式、气动方式、电动方式。
根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述多功能组合刀具(4)的结构为直刀、斜刀、钢丝刷中的一种或几种,所述多功能组合刀具(4)的形状为条状、盘状、滚筒状中的一种或几种,所述多功能组合刀具(4)的动作方式为旋转、平移、往复运动中的一种或几种,所述多功能组合刀具(4)的驱动方式包含液压、气动、电动。
根据上述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述第一传感器系统(9)包含光电传感器、机械限位开关、压力传感器、转速传感器、霍尔开关;第二传感器系统包含光电传感器、机械限位开关、压力传感器、转速传感器、霍尔开关。
本发明的有益技术效果:与现有技术相比,本发明无需人工辅助,实现了一种无人值守、连续在线作业、环保、智能的碳素电极清理方法;本发明成本低、效率高、适应性强、清理效果好。
附图说明
图1是本发明的装置对碳素电极进行清理的操作示意图。
具体实施方式
一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法,包括以下步骤:
步骤(一):通过视觉系统采集碳素电极表面的图片和空间点云数据。
步骤(二):将碳素电极表面的图片和空间点云数据进行计算和处理,包括图片处理和空间点云数据处理;图片处理是将碳素电极表面的图片输入到碳素电极识别算法模型中,得到碳素电极的表面特征识别结果,并由此得到碳素电极的表面细节特征;碳素电极识别算法模型的输入为碳素电极的图片数据,输出为碳素电极识别结果;碳素电极的表面细节特征包括碳素电极的本体特征和碳素电极的附着物特征。空间点云数据处理是将空间点云数据进行拼接得到稠密三维坐标数据;基于稠密三维坐标数据使用概率模型和全局位姿估计方法滤除数据噪声,采用基于场景特征的子图划分方法,得到位姿图,提取特征点对位姿图进行匹配。
步骤(三):根据碳素电极的表面特征识别结果和稠密三维坐标数据进行碳块的实时三维重建,得到碳素电极的三维模型,碳素电极的三维模型包含碳素电极本体和表面附着物,由此得到碳素电极的实时表面三维坐标。
步骤(四):通过智能感知技术对机器人平台的算法和控制,根据深度相机和激光雷达的坐标系与机械臂坐标系的标定,将碳素电极的三维模型的实时三维坐标数据与机器人平台运动坐标系进行匹配,在匹配后的坐标系中以碳素电极的三维模型数据为依据,规划载体机器人的运动轨迹。
步骤(五):载体机器人搭载多功能组合刀具,按照运动轨迹,控制多功能组合刀具对碳素电极表面进行清理操作。本发明搭载视觉系统,基于空间点云数据对目标物进行三维坐标构建,通过与工业机械臂的坐标匹配,规划运动轨迹,以工业机械臂为载体,利用多功能组合刀具对碳素电极表面清理,灰尘收集系统全程收集粉尘或飞溅的颗粒。
步骤(六):清理过程中根据传感器信号,动态调节载体机器人的运动速度和进刀量。
参见图1,本发明的一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,装置包括机器人平台、智能感知技术和通过智能感知技术对机器人平台的算法和控制,机器人平台用于提供装置中各部件的驱动动力和数据采集,机器人平台包括输送系统1、视觉系统2、工业机械臂3、多功能组合刀具4、控制系统5、灰尘收集系统6、举升系统7、翻转倒料系统8、第一传感器系统9、第二传感器系统;输送系统1用于碳素电极10空间位置的转移,输送系统1的输送方式包括辊道、板链、吊篮、天车吊运、叉车搬运,但不限于此。举升系统7、第一传感器系统9、翻转倒料系统8依次安装于输送系统1上,举升系统7、第一传感器系统9、翻转倒料系统8、第二传感器系统均与控制系统5电连接,第一传感器系统9用于检测碳素电极10的位置、温度、尺寸等;第二传感器系统用于检测多功能组合刀具的转速、动作过程中的位移值、距离碳素电极的距离、刀具贴紧碳素电极表面的压力等。举升系统7和翻转倒料系统8用于碳素电极10姿态的调整,举升系统7的驱动方式包含液压方式、气动方式、电动方式,但不限于此;翻转倒料系统8的驱动方式包含液压方式、气动方式、电动方式,但不限于此。视觉系统2安装于举升系统7上方;多功能组合刀具4与工业机械臂3连接。灰尘收集系统6的灰尘吸口与多功能组合刀具4连接并且靠近多功能组合刀具4。视觉系统2为2D或3D视觉机构,视觉系统2为工业相机、深度相机、激光雷达中的一种或几种,用于采集碳素电极的图片和空间点云数据。工业机械臂用于多功能组合刀具、传感器系统、灰尘收集系统或视觉系统的载体,执行算法和控制规划的运动轨迹路径。
多功能组合刀具是用于对碳素电极10清理的执行机构,多功能组合刀具4的结构为直刀、斜刀、钢丝刷中的一种或几种,多功能组合刀具4的形状为条状、盘状、滚筒状中的一种或几种,多功能组合刀具4的动作方式为旋转、平移、往复运动中的一种或几种,多功能组合刀具4的驱动方式包含液压、气动、电动,但不限于此,所述的多功能组合刀具(4)能适应形变量。第一传感器系统9包含光电传感器、机械限位开关、压力传感器、转速传感器、霍尔开关;第二传感器系统包含光电传感器、机械限位开关、压力传感器、转速传感器、霍尔开关。
使用本发明装置时,输送系统1把碳素电极10向前输送,第一传感器系统9检测到碳素电极10的信号,把信号传送到控制系统5,控制系统给举升系统7指令,把碳素电极10举起,视觉系统2对碳素电极10进行拍照,工业机械臂3带动多功能组合刀具4对碳素电极10进行全面清理,清理完成后,举升系统7把碳素电极10降下来,输送系统1把清理好的碳素电极10继续向前输送到翻转倒料系统8,翻转倒料系统8连同碳素电极10旋转180度,倒掉碳素电极10凹槽里面残留填充料,灰尘收集系统6在清理全程中收集粉尘。
Claims (8)
1.一种基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤(一):通过视觉系统采集碳素电极表面的图片和空间点云数据;
步骤(二):将碳素电极表面的图片输入到碳素电极识别算法模型中,得到碳素电极的表面特征识别结果;将空间点云数据进行拼接得到稠密三维坐标数据;
步骤(三):根据碳素电极的表面特征识别结果和稠密三维坐标数据进行碳块的实时三维重建,得到碳素电极的三维模型,碳素电极的三维模型包含碳素电极本体和表面附着物;
步骤(四):将碳素电极的三维模型的实时三维坐标数据与机器人平台运动坐标系进行匹配,在匹配后的坐标系中以碳素电极的三维模型数据为依据,规划载体机器人的运动轨迹;
步骤(五):载体机器人搭载多功能组合刀具,按照运动轨迹清理碳素电极表面,采用灰尘收集系统全程收集粉尘或飞溅的颗粒;
步骤(六):清理过程中根据传感器信号,动态调节载体机器人的运动速度和进刀量。
2.一种根据权利要求1所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述装置包括输送系统(1)、视觉系统(2)、工业机械臂(3)、多功能组合刀具(4)、控制系统(5)、灰尘收集系统(6)、举升系统(7)、翻转倒料系统(8)、第一传感器系统(9)、第二传感器系统;举升系统(7)、第一传感器系统(9)、翻转倒料系统(8)依次安装于输送系统(1)上,第二传感器系统安装于工业机械臂(3)上,举升系统(7)、第一传感器系统(9)、第二传感器系统、翻转倒料系统(8)均与控制系统电连接,视觉系统(2)安装于举升系统(7)上方;多功能组合刀具(4)与工业机械臂(3)连接。
3.根据权利要求2所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述灰尘收集系统(6)的灰尘吸口与多功能组合刀具(4)连接并且靠近多功能组合刀具(4)。
4.根据权利要求2所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述视觉系统(2)为工业相机、深度相机、激光雷达中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述输送系统(1)的输送方式为辊道、板链、吊篮、天车吊运、叉车搬运中的一种。
6.根据权利要求2所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述举升系统(7)的驱动方式包含液压方式、气动方式、电动方式;所述翻转倒料系统(8)的驱动方式包含液压方式、气动方式、电动方式。
7.根据权利要求2所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述多功能组合刀具(4)的结构为直刀、斜刀、钢丝刷中的一种或几种,所述多功能组合刀具(4)的形状为条状、盘状、滚筒状中的一种或几种,所述多功能组合刀具(4)的动作方式为旋转、平移、往复运动中的一种或几种,所述多功能组合刀具(4)的驱动方式包含液压、气动、电动。
8.根据权利要求2所述的基于智能感知技术的机器人平台清理碳素电极方法的清理装置,其特征在于,所述第一传感器系统(9)包含光电传感器、机械限位开关、压力传感器、转速传感器、霍尔开关;第二传感器系统包含光电传感器、机械限位开关、压力传感器、转速传感器、霍尔开关。
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