CN116000270A - 一种自动打开钢包舱门的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶金设备技术领域，公开了一种自动打开钢包舱门的装置及方法，所述自动打开钢包舱门的装置包括油缸底座、连接杆以及安装有夹具的机器人，所述油缸包括缸体和油缸伸缩杆，所述油缸底座用于放置油缸，所述油缸底座固定安装于所述舱门固定座的顶部，所述连接杆置于所述油缸底座内，且一端与所述钢包舱门插接连接，另一端供油缸伸缩杆插接连接，所述机器人布置于钢包热修的现场，并且能够带动所述夹具拆装所述油缸底座上的油缸，所述油缸放置于所述油缸底座时，所述油缸伸缩杆与所述连接杆插接，本发明的技术方案能够解决人工作业开关钢包舱门时效率低、安全隐患大的问题。

Description

一种自动打开钢包舱门的装置及方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金设备技术领域，具体地涉及一种自动打开钢包舱门的装置及方法。

背景技术

在钢包热修过程中，需要对钢包进行烧眼、换滑板、换下水口等工作，而这些作业都在钢包机构上操作，做业时需根据不同工序的作业来打开或关闭钢包舱门，目前开关钢包舱门的方式都是采用人工操作电葫芦吊运油缸来实现的，由于钢包热修的现场环境温度较高，吊装油缸的过程繁琐又危险，严重影响开关钢包舱门的效率。

发明内容

为了解决人工作业开关钢包舱门时效率低、安全隐患大的问题，本发明提供一种自动打开钢包舱门的装置及方法。

本发明为解决上述技术问题，提供一种自动打开钢包舱门的装置，所述钢包舱门通过舱门固定座连接于钢包机构上，所述自动打开钢包舱门的装置包括油缸底座、连接杆以及安装有夹具的机器人，所述油缸包括缸体和油缸伸缩杆，所述油缸底座用于放置油缸，所述油缸底座固定安装于所述舱门固定座的顶部，所述连接杆置于所述油缸底座内，且一端与所述钢包舱门插接连接，另一端供油缸伸缩杆插接连接，所述机器人布置于钢包热修的现场，并且能够带动所述夹具拆装所述油缸底座上的油缸，所述油缸放置于所述油缸底座时，所述油缸伸缩杆与所述连接杆插接。

在本发明的实施例中，所述缸体四周设置有凸出的凸缘，所述油缸底座的内壁开设有供所述凸缘插入的限位槽，以在所述凸缘插入所述限位槽后限制所述缸体纵向移动。

在本发明的实施例中，所述限位槽的一侧具有供所述凸缘沿水平方向插入的开口端，所述油缸底座对应所述开口端的位置铰接有能够封闭所述开口端的限位杆。

在本发明的实施例中，所述连接杆与所述钢包舱门连接的一端设置有第一T型槽，所述钢包舱门上设置有与所述第一T型槽尺寸适配的第一T型块，所述钢包舱门处于关闭状态时，所述第一T型块插接于所述第一T型槽内；所述连接杆与所述油缸连接的一端设置有第二T型槽，所述油缸伸缩杆上设置有与所述第二T型槽尺寸适配的第二T型块，所述凸缘插入所述限位槽的同时，所述第二T型块插入所述第二T型槽。

在本发明的实施例中，所述连接杆的侧面开设有贯穿的第一定位孔，所述油缸底座的侧面开设有第二定位孔，所述钢包舱门位于锁死状态时，所述第一定位孔与所述第二定位孔对位，所述自动打开钢包舱门的装置还包括能够贯穿所述第一定位孔并插接于所述第二定位孔的定位插销，所述定位插销的尺寸与所述第一定位孔、所述第二定位孔尺寸适配。

在本发明的实施例中，所述自动打开钢包舱门的装置还包括用于检测工件位置信息和角度信息的激光雷达，所述激光雷达固定于机器人上并能够在机器人的带动下与所述夹具一同移动，以在所述夹具进行夹持动作之前检测工件位置信息和角度信息；或者所述激光雷达固定于所述夹具的一侧，并能够在所述机器人的带动下与所述夹具一同移动，以在所述夹具进行夹持动作之前检测工件位置信息和角度信息。

在本发明的实施例中，所述自动打开钢包舱门的装置还包括工具架，所述工具架上设置有供所述油缸放置固定的第一放置区和供所述定位插销放置固定的第二放置区，所述机器人能够带动所述夹具从所述第一放置区夹持所述油缸，所述机器人能够带动所述夹具从所述第二放置区夹持所述定位插销。

本发明为解决上述技术问题，还提供一种自动打开钢包舱门的方法，应用于上述的自动打开钢包舱门的装置，所述方法包括以下步骤，在钢包舱门处于锁死状态下接收用户发起的开启钢包舱门指令；机器人带动夹具夹持油缸，并将油缸移动至油缸底座上；机器人带动夹具夹持定位插销，并将定位插销从连接杆中抽出；控制油缸伸缩杆伸出并在连接杆的作用下推动钢包舱门下降；机器人带动夹具夹持钢包舱门上的把手，并将钢包舱门拉开。

在本发明的实施例中，在机器人带动夹具夹持油缸，并将油缸移动至油缸底座上的步骤中，进一步包括，检测油缸底座的位置信息；检测油缸的位置信息和角度信息，并根据检测到的油缸位置信息和角度信息计算夹具夹持油缸的夹持路径和夹持角度；控制油缸夹具根据夹持路径和夹持角度夹持油缸；结合油缸底座的位置信息计算夹具将油缸夹持至油缸底座上的油缸移动路径，并根据油缸移动路径将油缸移动至油缸底座上。

在本发明的实施例中，在检测油缸底座的位置信息步骤中，进一步包括，检测油缸底座上限位槽的位置信息和开口端的位置信息；检测油缸底座上限位杆的位置信息；在检测油缸的位置信息和角度信息步骤中，进一步包括计算油缸上凸缘的位置信息；在根据计算出的油缸移动路径将油缸移动至油缸底座上的步骤中，进一步包括，结合限位槽的位置信息、开口端的位置信息以及凸缘的位置信息将凸缘从开口端插入至限位槽内；机器人控制夹具解除对油缸的夹持；机器人结合限位杆的位置信息带动夹具夹持限位杆封闭开口端。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过连接杆的一端与钢包舱门插接连接，另一端供油缸伸缩杆插接，从而在机器人夹持油缸并将油缸放置于油缸底座上时，使油缸伸缩杆与连接杆插接，进而在油缸伸缩杆伸出时推动钢包舱门至极限位置后，通过机器人拉动钢包舱门即可开启钢包舱门，以便于工人对钢包后续的进行烧眼、换滑板、换下水口等工作，在开启钢包舱门的过程中，无需在现场布置作业人员，达到自动化、无人化的作业效果，避免现场作业时操作人员安全隐患大的问题，并且通过油缸底座和油缸的插接连接可省去固定油缸时锁紧螺栓的步骤，提高开启钢包舱门的效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制，在附图中：

图1是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置应用于钢包热修现场的立体结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置中钢包舱门位于上极限的立体结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置中钢包舱门位于下极限的立体结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置中钢包舱门打开状态的立体结构示意图；

图5是图1中的A处放大图；

图6是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置中油缸和油缸底座的爆炸结构示意图；

图7是本发明又一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置中油缸和油缸底座的爆炸结构示意图；

图8是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门的装置中油缸安装于油缸底座上的立体结构示意图；

图9是图1中的B处放大图；

图10是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门方法的步骤流程图；

图11是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门方法中步骤S2的进一步步骤流程图；

图12是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门方法中步骤S21的进一步步骤流程图；

图13是本发明一实施例提供的自动打开钢包舱门方法中步骤S24的进一步步骤流程图。

附图标记说明

11、钢包机构；12、舱门固定座；13、钢包舱门；121、滑轨；122、铰接耳；131、铰接轴；14、油缸底座；15、连接杆；16、夹具；17、机器人；18、油缸；19、定位插销；20、激光雷达；21、工具架；132、第一T型块；141、限位槽；142、顶部开口；143、滑动槽；144、开口端；145、限位杆；146、限位铰接孔；147、锁定轴；149、锁定孔；151、第一T型槽；152、第二T型槽；153、第一定位孔；181、油缸伸缩杆；182、凸缘；183、第二T型块；191、插销杆；192、插销头；2111、放置支架；2112、放置桶；2121、放置孔；2122、限位块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明的实施例提供一种自动打开钢包舱门的装置，能够在钢包热修工序中优化开启钢包舱门的操作，精简开启钢包舱门所需要的作业人员，并且在开启钢包舱门时，能够实现钢包热修的现场的无人化作业，一方面提高开启钢包舱门的作业效率，另一方面能够从根源上解决作业现场工作人员的安全隐患问题。

如图1-图4所示，钢包舱门13通过舱门固定座12连接于钢包机构11上，具体为舱门固定座12与钢包机构11固定连接，舱门固定座12的表面设置有供钢包舱门13纵向滑动的滑轨121，且舱门固定座12的侧面设置有铰接耳122，钢包舱门13的侧面设置有铰接轴131，在钢包舱门13沿滑轨121向下滑动时，能够使铰接轴131插入铰接耳122中，此时通过拉动钢包舱门13即可使钢包舱门13沿其与舱门固定座12的铰接处旋转，进而完成钢包舱门13的开启操作。

钢包舱门13沿滑轨121滑动至舱门固定座12的上极限位置时，钢包舱门13为锁死状态，且铰接耳122与铰接轴131脱离铰接，此时钢包舱门13无法相对舱门固定座12旋转，钢板舱门沿滑轨121滑动至舱门固定座12的下极限位置时，铰接轴131插入铰接耳122中，钢包舱门13与舱门固定座12形成铰接，此时拉动钢包舱门13即可使钢包舱门13相对舱门固定座12旋转并完成打开钢包舱门13的作业。

如图5所示，油缸18作为驱动钢包舱门13沿滑轨121滑动的驱动件，在需要开启钢包舱门13时，目前现有的操作方式为现场的工人通过操作电葫芦吊运油缸18至舱门固定座12上并通过螺栓锁紧油缸18和舱门固定座12，随后通过插销或螺栓等零件将油缸18的伸缩杆与钢包舱门13连接，然后将插接在钢包舱门13和舱门固定座12上的插销拔除，最后控制油缸伸缩杆181伸出，即可推动钢包舱门13沿滑轨121向下滑动，由于钢包热修的现场环境温度较高，现场工人操作电葫芦吊装油缸18的过程繁琐又危险，严重影响开关钢包舱门13的效率。

如图6所示，本发明的实施例提供的一种自动打开钢包舱门的装置包括油缸底座14、连接杆15以及安装有夹具16的机器人17，油缸18包括缸体和油缸伸缩杆181，油缸底座14用于放置油缸18，油缸底座14固定安装于舱门固定座12的顶部，连接杆15置于油缸底座14内，且一端与钢包舱门13插接连接，另一端供油缸伸缩杆181插接连接，机器人17布置于钢包热修的现场，并且能够带动夹具16拆装油缸底座14上的油缸18，油缸18放置于油缸底座14时，油缸伸缩杆181与连接杆15插接。

通过在舱门固定座12的顶部固定安装油缸底座14，以便于油缸18通过油缸底座14固定于舱门固定座12上，通过在舱门固定座12内放置连接杆15，并使连接杆15的一端与钢包舱门13插接连接，另一端能够供油缸伸缩杆181插接，具体为在油缸18放置于油缸底座14上时，油缸伸缩杆181与连接杆15插接，从而在油缸伸缩杆181伸出时推动钢包舱门13向下极限位置滑动，并使交接轴插入铰接耳122中，最后通过拉动钢包舱门13即可使钢包舱门13绕铰接处旋转，完成打开钢包舱门13的作业，以便于工人对钢包后续的进行烧眼、换滑板、换下水口等工作。

通过连接杆15的一端与钢包舱门13插接连接，另一端供油缸伸缩杆181插接连接，从而可在钢包舱门13处于关闭状态时保持与油缸18连接的插接连接，以便于油缸伸缩杆181驱动连接杆15带动钢包舱门13沿滑轨121上下滑动，在钢包舱门13滑动至下极限位置时，通过拉动钢包舱门13，即可使钢包舱门13与连接杆15脱离插接，以便于钢包舱门13绕铰接处转动，其中，在驱动钢包舱门13滑动至下极限位置之前，可通过夹具16将插接在钢包舱门13和舱门固定座12上的插销拔除，以使钢包舱门13可沿滑轨121相对舱门固定座12滑动。

通过将机器人17布置于钢包热修的现场，并且在机器人17上安装夹具16，以通过机器人17带动夹具16将油缸18夹持与油缸底座14上，由机器人17代替人工操作电葫芦进行油缸18吊运的作业，从而实现开启钢包舱门13作业的无人化作业，在夹具16将油缸18夹持至油缸底座14上时，油缸伸缩杆181与连接杆15插接，从而可在后续作业时，可直接控制油缸伸缩杆181伸出以将钢包舱门13推动至下极限位置，进而通过拉动钢包舱门13即可将钢包舱门13打开，相比于现有技术，本发明的自动打开钢包舱门的装置能够省去人工操作电葫芦吊运油缸18并通过螺栓锁紧油缸18和舱门固定座12的作业，提高开启钢包舱门13的效率。

在本发明的实施例中，夹具16可以为开放型的两爪夹具、三爪夹具或者封闭型的气动卡盘，当采用两爪夹具时，通过控制两个夹爪的开合来夹持缸体侧壁来夹持油缸18，当采用三爪夹具时，通过控制三个夹爪的开合来夹持缸体底端来夹持油缸18，其中，缸体底端为油缸18上远离伸缩杆的一端，当采用气动卡盘时，在气动卡盘未通气时，将气动卡盘从缸体低端套接于缸体四周，随后控制气动卡盘通气以使气动卡盘内的活塞向缸体方向膨胀来夹持油缸18。控制夹具16夹持油缸18的手段均采用现有的技术手段，在此不作赘述，本发明不涉及对控制夹具16相关技术的改进，在本发明的实施例中，夹具16采用开放型的两爪夹具，以便于通过两爪夹具夹持插接在钢包舱门13和舱门固定座12上的插销并将插销拔除，同事还便于在后续通过两爪夹具夹持钢包舱门13上的舱门把手来拉开钢包舱门13。

在本发明的实施例中，机器人17可以为安川、ABB、库卡、法兰克等厂家生产的机器人17，本发明并不涉及对机器人17相关技术的改进，夹具16安装于机器人17上的方式采用现有的法兰盘或快换盘来安装，控制机器人17带动夹具16夹持油缸18的程序可以由技术人员根据钢包热修的现场环境进行编程，具体的程序内容在此不作赘述，本发明不涉及对程序内容的改进。

在本发明的实施例中，缸体四周设置有凸出的凸缘182，油缸底座14的内壁开设有供凸缘182插入的限位槽141，以在凸缘182插入限位槽141后限制缸体纵向移动。

凸缘182可以是作为缸体与外部物体进行连接的法兰盘，也可以为封闭缸体端部的端盖，在本发明的实施例中，凸缘182为缸体上固定设置的法兰盘，油缸底座14的内壁设置有与凸缘182尺寸适配的限位槽141，从而在凸缘182插入限位槽141内之后实现缸体位置的固定效果，放置缸体在油缸底座14上纵向移动。

可以理解，凸缘182插入限位槽141的方式可以为横向直接插入限位槽141内，也可以为将凸缘182纵向插入油缸底座14内随后转动凸缘182至限位槽141内，如图7所示，为了便于直观了解，油缸底座14做了局部剖切，凸缘182固定于缸体底部的左右两侧位置，油缸底座14的顶部设置有顶部开口142，油缸底座14的内壁开设有与顶部开口142连通的滑动槽143，限位槽141沿顶部开口142中心的周向方向与滑动槽143的底部连通，凸缘182能够从顶部开口142沿滑动槽143向下移动，并在凸缘182滑动至滑动槽143的底部时，通过旋转缸体带动凸缘182转动，即可使凸缘182插入限位槽141内，从而可在限位槽141的作用下限制缸体的纵向移动。

如图8所示，在本发明的实施例中，限位槽141的一侧具有供凸缘182沿水平方向插入的开口端144，油缸底座14对应开口端的位置铰接有能够封闭开口端144的限位杆145。

通过在限位槽141的一侧设置开口端144，从而可供凸缘182从开口端144插入至限位槽141内，并且在限位槽141的作用下限制缸体的纵向移动，由于凸缘182从开口端144插入至限位槽141后，可能会由于钢包机构11的震动或者油缸伸缩杆181活动而导致凸缘182从限位槽141中朝开口端144滑出，也即导致油缸18从油缸底座14上掉落，因此在油缸18对应开口端144的位置设置限位杆145来封闭开口端144，从而避免油缸18从油缸底座14上掉落的风险，具体的，限位杆145的前后两端分别设置有限位铰接孔146和锁定轴147，位于开口端144前后两端的油缸底座14上分别开设有限位铰接杆和锁定孔149，限位铰接杆位于限位铰接孔146内，限位铰接孔146为腰型孔，限位杆145既能够在限位铰接孔146在作用下相对限位铰接杆滑动，又能够相对限位铰接杆转动，限位杆145向锁定孔149方向滑动至极限位置时，通过转动限位杆145可使锁定轴147到底锁定孔149的位置，此时，限位杆145向锁定孔149的反方向滑动至极限位置时，可使锁定轴147滑入锁定孔149内，进而实现限位杆145对开口端144的封闭，以防止油缸18从油缸底座14上掉落。

在本发明的实施例中，连接杆15与钢包舱门13连接的一端设置有第一T型槽151，钢包舱门13上设置有与第一T型槽151尺寸适配的第一T型块132，第一T型块132呈锥形，钢包舱门13处于关闭状态时，第一T型块132插接于第一T型槽151内；连接杆15与油缸18连接的一端设置有第二T型槽152，油缸伸缩杆181上设置有与第二T型槽152尺寸适配的第二T型块183，凸缘182插入限位槽141的同时，第二T型块183插入第二T型槽152。

通过在连接杆15的两端分别设置第一T型槽151和第二T型槽152，并在钢包舱门13上设置第一T型块132，在油缸伸缩杆181上设置第二T型块183，使第一T型槽151能够与第一T型块132插接连接，第二T型槽152能够与第二T型块183插接连接。进而在第一T型槽151与第一T型块132完成插接，且第二T型槽152与第二T型块183完成插接后，当油缸伸缩杆181向下伸出时，可推动连接杆15带动钢包舱门13向下极限的方向移动，以便于将钢包舱门13打开，反之，在油缸伸缩杆181向上收缩时，可拉动连接杆15带动钢包舱门13向上极限的方向移动，以使将钢包舱门13锁死在舱门底座上，防止钢包舱门13被打开。

其中，第一T型槽151与第一T型块132完成插接的条件为钢包舱门13盖合于舱门底座上，第二T型槽152与第二T型块183完成插接的条件为油缸18放置于油缸底座14上，也即凸缘182插入限位槽141内。反之当钢包舱门13从舱门底座上打开后，第一T型块132从第一T型槽151中脱离，当油缸18从油缸底座14上移出后，第二T型块183从第二T型槽152中脱离。由于钢包舱门13开启方式为绕一侧的铰接轴131旋转打开，因此第一T型块132设为锥形，且第一T型块132沿向外开启一侧的尺寸大于靠近钢包炉内一侧的尺寸，从而更利于第一T型块132与第一T型槽151的插接。

可以理解，第一T型块132和第一T型槽151的位置可以互换，第二T型块183和第二T型槽152的位置可以互换，在其他示例中，第一T型块131和第一T型槽151可以为倒置L板和L板的结构，从而在钢包舱门13处于关闭状态时，使倒置L板挂在L板上形成连接，进而在连接杆15向上移动时拉动钢包舱门13向上移动，连接杆15向下移动时，钢包舱门13在重力作用下始终与连接杆15连接，并在钢包舱门13到达下极限位置时，通过拉开舱门即可使互相连接的倒置L板与L板脱离连接。同理第二T型块183和第二T型槽152也可以为倒置L板和L板的结构。

在本发明的实施例中，连接杆15的侧面开设有贯穿的第一定位孔153，油缸底座14的侧面开设有第二定位孔，钢包舱门13位于锁死状态时，第一定位孔153与第二定位孔对位，自动打开钢包舱门的装置还包括能够贯穿第一定位孔153并插接于第二定位孔的定位插销19，定位插销19的尺寸与第一定位孔153、第二定位孔尺寸适配。

通过在连接杆15的侧面设置第一定位孔153，在油缸底座14的侧面开设第二定位孔，并在钢包舱门13位于锁死状态时，第一定位孔153与第二定位孔对位，从而能够使定位插销19穿过第一定位孔153并插接于第二定位孔内，此时，钢包舱门13在定位插销19与连接杆15、油缸底座14的插接下固定于锁死状态，机器人17可在此时将油缸18从油缸底座14上移除，进而在钢包机构11绕钢包回转平台旋转进行钢水倾倒或者加砂的作业时，避免油缸18以及与油缸18连接的油管被损坏。同理，在钢包舱门13被定位插销19固定于锁死状态时，机器人17将油缸18安装于油缸底座14上即可使第二T型块183与第二T型槽152完成插接，进而在将定位插销19从油缸底座14上抽出后，即可通过油缸18驱动连接杆15带动钢包舱门13沿纵向滑动。

通过将定位插销19的尺寸设定为与第一定位孔153、第二定位孔尺寸适配，从而在定位插销19插入第一定位孔153、第二定位孔之后，使定位插销19与第一定位孔153、第二定位孔之间的间隙更小且插接得更牢固，进而保证连接杆15、油缸底座14以及钢包舱门13三者之间的位置不会因为钢包机构11的震动而发生变化，提高定位插销19对钢包舱门13的定位稳定性。

在本发明的实施例中，定位插销19的插接于移除工作均有机器人17带动夹具16进行，也即，在油缸18拉动连接杆15带动钢包舱门13移动至上极限位置时，钢包舱门13处于锁死状态，进而机器人17通过带动夹具16夹持放置于钢包热修现场的定位插销19，并将定位插销19插入第一定位孔153和第二定位孔内，反之，在移除定位插销19时同样有机器人17带动夹具16夹持定位插销19，并将定位插销19从第一定位孔153和第二定位孔中抽出。

在本发明的实施例中，自动打开钢包舱门的装置还包括用于检测工件位置信息和角度信息的激光雷达20，激光雷达20固定于机器人17上并能够在机器人17的带动下与夹具16一同移动，以在夹具16进行夹持动作之前检测工件位置信息和角度信息；或者激光雷达20固定于夹具16的一侧，并能够在机器人17的带动下与夹具16一同移动，以在夹具16进行夹持动作之前检测工件位置信息和角度信息。

通过激光雷达20对工件进行定位，从而使机器人17根据激光雷达20获取的工件位置信息和角度信息带动夹具16来夹持工件，从而使机器人17能够在钢包热修的现场进行全自动化无人作业。其中，工件包括油缸18、定位插销19、舱门底座、钢包舱门13等，以便于在激光雷达20对上述工件进行定位后由机器人17带动夹具16进行对应的夹持动作。例如，在夹持放置于钢包热修现场的定位插销19时，先由机器人17带动激光雷达20对放置定位插销19的区域进行扫描，并在扫描到定位插销19后将定位插销19的位置信息和角度信息反馈至机器人17，随后由机器人17根据定位插销19的位置信息和角度信息控制夹具16夹持定位插销19。同理，在将定位插销19插入第一定位孔153和第二定位孔时，先由机器人17带动激光雷达20对油缸底座14的区域进行扫描，并在扫描到第一定位孔153后将第一定位孔153的位置信息和角度信息反馈至机器人17，随后由机器人17根据第一定位孔153的位置信息和角度信息控制夹具16夹持定位插销19插入第一定位孔153内，由于钢包舱门13处于锁死状态时，第一定位孔153与第二定位的位置对其，因此机器人17带动夹具16夹持定位插销19穿过第一定位孔153后，即可使定位插销19插入第二定位孔内。

可以理解，机器人17与外部的工控机信号连接，工控机包括计算机、鼠标、键盘等硬件设备，以使技术人员通过工控机对机器人17进行编程、控制等操作，同时，技术人员还通过将现有的深度学习算法模型输入至工控机内，并将大量的工件图片做深度学习算法模型的训练样本对深度学习算法模型进行训练，进而将激光雷达20与工控机进行信号连接，从而在激光扫描现场环境中的工件时，结合训练好的深度学习算法模型即可确定出当前扫描到的工件，并基于激光雷达20的定位信息获得工件的位置信息和角度信息。深度学习算法模型示例性的包括CNN卷积神经网络(Convolutional Neural Networks)、RNN循环神经网络(Recurrent Neural Network)，需要说明的是，本方案不涉及对深度学习算法模型结构以及训练方法的改进，对于深度学习算法模型的训练过程本方案不作赘述。

如图9所示,在本发明的实施例中，自动打开钢包舱门的装置还包括工具架21，工具架21上设置有供油缸18放置固定的第一放置区和供定位插销19放置固定的第二放置区，机器人17能够带动夹具16从第一放置区夹持油缸18，机器人17能够带动夹具16从第二放置区夹持定位插销19。

第一放置区包括放置支架2111和放置桶2112，放置支架2111上设置有用于支撑油缸18的支撑板，放置桶2112位于支撑板下方，并且在油缸18放置于支撑板上时，油缸伸缩杆181以及凸缘182均位于放置桶2112内，从而使油缸18放置于第一放置区的位置和角度保持不变，且放置于第一放置区的的油缸18为直立状态，以便于机器人17控制夹具16对直立放置的油缸18进行夹持。

第二放置区包括放置孔2121和位于放置孔2121四周的限位块2122，定位插销19包括插销杆191和与插销杆191一端固定连接的插销头192，放置孔2121的尺寸与插销杆191的尺寸适配，插销杆191插入放置孔2121后，插销头192置于限位块2122围合的区域内，从而使定位插销19放置于第二放置区的位置和角度保持不变，以便于机器人17控制夹具16对放置于第二放置区的定位插销19进行夹持。

如图10所示,本发明的实施例还提供一种自动打开钢包舱门的方法，应用于上述的自动打开钢包舱门的装置，方法包括以下步骤，

S1：在钢包舱门处于锁死状态下接收用户发起的开启钢包舱门指令；

S2：机器人带动夹具夹持油缸，并将油缸移动至油缸底座上；

S3：机器人带动夹具夹持定位插销，并将定位插销从连接杆中抽出；

S4：控制油缸伸缩杆伸出并在连接杆的作用下推动钢包舱门下降；

S5：机器人带动夹具夹持钢包舱门上的把手，并将钢包舱门拉开。

在执行本发明自动打开钢包舱门的方法时，钢包舱门处于锁死状态，也即钢包舱门位于舱门底座的上极限位置，并且钢包舱门在定位插销的定位下固定于上极限位置，此时，用户可通过工控机向机器人发送开启钢包舱门的指令，进而在机器人接收到用户发送的开启钢包舱门指令后，带动夹具夹持放置于第一放置区的油缸，以将油缸移动至油缸底座上。

在将油缸放置于油缸底座上的过程中，可使第一T型块131插入至第一T型槽151内，以使油缸伸缩杆与连接杆形成连接，随后，由机器人再次带动夹具移动，使夹具夹持插接于第一定位孔153和第二定位孔内的定位插销，并将定位插销从第一定位孔153和第二定位孔中拔出，以使连接杆能够在油缸伸缩杆的驱动下纵向移动，也即，通过控制油缸伸缩杆伸出，即可推动连接杆向下移动并带动与连接杆连接的钢包舱门向下移动。

当油缸推动钢包舱门至下极限位置时，铰接轴插入铰接耳中，钢包舱门与舱门底座形成铰接，此时，由机器人再次带动夹具移动，使夹具夹持钢包舱门上的把手，即可拉动钢包舱门沿其与舱门底座的铰接处旋转，至此完成开启钢包舱门的操作，在开启钢包舱门的过程中，无需在现场布置作业人员，达到自动化、无人化的作业效果，避免现场作业时操作人员安全隐患大的问题，并且通过油缸底座和油缸的插接连接可省去固定油缸时锁紧螺栓的步骤，提高开启钢包舱门的效率。

如图11所示,在本发明的实施例中，步骤S2进一步包括，

S21：检测油缸底座的位置信息；

S22：检测油缸的位置信息和角度信息，并根据检测到的油缸位置信息和角度信息计算夹具夹持油缸的夹持路径和夹持角度；

S23：控制油缸夹具根据夹持路径和夹持角度夹持油缸；

S24：结合油缸底座的位置信息计算夹具将油缸夹持至油缸底座上的油缸移动路径，并根据油缸移动路径将油缸移动至油缸底座上。

在进行步骤S21中时，由机器人带动激光雷达向油缸底座所处的区域发射激光并建立虚拟的三维坐标系，激光雷达将扫描到的油缸底座所处区域图像发送至工控机，工控机根据深度学习算法模型根据图像识别出油缸底座，进而由激光雷三维坐标和识别出的油缸底座检测出油缸的位置信息。

在进行步骤S22时，由机器人带动激光雷达向第一放置区所处的区域发射激光并建立虚拟的三维坐标系，激光雷达将扫描到的油缸所处区域图像发送至工控机，工控机根据深度学习算法模型根据图像识别出油缸，进而由激光雷三维坐标和识别出的油缸底座检测出油缸的位置信息和角度信息，随后由工控机根据检测到的油缸位置信息和角度信息计算夹具夹持油缸的夹持路径和夹持角度，使得机器人根据夹持路径带动夹具向油缸移动，并根据夹持角度带动夹具夹持油缸，最后由机器人根据油缸移动路径将油缸移动至油缸底座上。

如图12-图13所示,在本发明的实施例中，步骤S21进一步包括，

S211：检测油缸底座上限位槽的位置信息和开口端的位置信息；

S212：检测油缸底座上限位杆的位置信息；

在检测油缸的位置信息和角度信息步骤中，步骤S22进一步包括计算油缸上凸缘的位置信息；

步骤S24进一步包括，

S241：结合限位槽的位置信息、开口端的位置信息以及凸缘的位置信息将凸缘从开口端插入至限位槽内；

S242：机器人控制夹具解除对油缸的夹持；

S243：机器人结合限位杆的位置信息带动夹具夹持限位杆封闭开口端。

通过检测限位槽、开口端以及凸缘的位置信息，从而可使机器人带动夹具夹持油缸时，结合开口端和限位槽的位置信息将凸缘从开口端插入限位槽内，通过检测限位杆的位置信息，以保证限位杆在开口端处于打开状态，使凸缘能够顺利从开口端插入限位槽内，最后在由机器人结合限位杆的位置信息控制夹具夹持限位杆，以使限位杆与开口端封闭，防止油缸从开口端滑出。

在本发明的实施例中，步骤S3进一步包括，

S31：检测定位插销的位置信息；

S32：根据定位插销的位置信息控制夹具夹持定位插销并将定位插销从第一定位孔和第二定位孔内拔出；

S33：夹持定位插销向工具架方向移动，并检测第二放置区的位置信息；

S34：根据第二放置区的位置信息将定位插销放入第二放置区。

通过检测定位插销和第二放置区的位置信息，从而可供机器人根据定位插销的位置信息控制夹具将定位插销从第一定位孔和第二定位孔内拔出，以使连接杆能够被油缸驱动并进行上下移动，结合第二放置区的位置信息，将定位插销放入第二放置区，以便于在后续关闭钢包舱门时，使机器人带动夹具在第二放置区出夹持定位插销。

在本发明的实施例中，步骤S4进一步包括，

S41：油缸响应于定位插销从第一定位孔和第二定位孔内拔出后驱动油缸伸缩杆伸出；

S42：油缸响应于在钢包舱门移动至下极限位置时停止驱动油缸伸缩杆伸出。

驱动油缸伸缩杆伸出以及停止驱动油缸伸缩杆伸出的响应时机可以为程序设定，也可以采用位置传感器设定，在本发明的实施例中，驱动油缸伸缩杆伸出以及停止驱动油缸伸缩杆伸出的响应时机采用为程序设定，以在定位插销从第一定位孔和第二定位孔内拔出后驱动油缸伸缩杆伸出，缩短油缸伸缩杆伸出时的等待时间，在钢包舱门移动至下极限位置时停止驱动油缸伸缩杆伸出，从而可避免未及时停止驱动油缸伸缩杆的伸出而造成钢包舱门或油缸的损坏。

在本发明的实施例中，步骤S5进一步包括，

S51：机器人响应于在钢包舱门到达下极限位置时检测把手的位置信息；

S52：根据把手的位置信息控制夹具夹持把手；

S53：根据预设的钢包舱门开启角度将钢包舱门拉开。

机器人检测把手的位置信息时的响应时机为程序设定，以在钢包舱门到达下极限位置时控制机器人带动激光雷达检测把手的位置信息，随后根据程序预设的钢包舱门开启角度夹持把手并将钢包舱门拉开，以便于工人对钢包进行烧眼、换滑板、换下水口等工作。

在本发明的实施例中，还提供一种自动关闭钢包舱门的方法，自动关闭钢包舱门的方法与自动打开钢包舱门的方法相反，在此不作赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自动打开钢包舱门的装置，所述钢包舱门通过舱门固定座连接于钢包机构上，其特征在于，所述自动打开钢包舱门的装置包括油缸底座、连接杆以及安装有夹具的机器人，所述油缸包括缸体和油缸伸缩杆，所述油缸底座用于放置油缸，所述油缸底座固定安装于所述舱门固定座的顶部，所述连接杆置于所述油缸底座内，且一端与所述钢包舱门插接连接，另一端供所述油缸伸缩杆插接连接，所述机器人布置于钢包热修的现场，并且能够带动所述夹具拆装所述油缸底座上的所述油缸，所述油缸放置于所述油缸底座时，所述油缸伸缩杆与所述连接杆插接。

2.根据权利要求1所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述缸体四周设置有凸出的凸缘，所述油缸底座的内壁开设有供所述凸缘插入的限位槽，以在所述凸缘插入所述限位槽后限制所述缸体纵向移动。

3.根据权利要求2所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述限位槽的一侧具有供所述凸缘沿水平方向插入的开口端，所述油缸底座对应所述开口端的位置铰接有能够封闭所述开口端的限位杆。

4.根据权利要求3所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述连接杆与所述钢包舱门连接的一端设置有第一T型槽，所述钢包舱门上设置有与所述第一T型槽尺寸适配的第一T型块，所述钢包舱门处于关闭状态时，所述第一T型块插接于所述第一T型槽内；

所述连接杆与所述油缸连接的一端设置有第二T型槽，所述油缸伸缩杆上设置有与所述第二T型槽尺寸适配的第二T型块，所述凸缘插入所述限位槽的同时，所述第二T型块插入所述第二T型槽。

5.根据权利要求1所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述连接杆的侧面开设有贯穿的第一定位孔，所述油缸底座的侧面开设有第二定位孔，所述钢包舱门位于锁死状态时，所述第一定位孔与所述第二定位孔对位，所述自动打开钢包舱门的装置还包括能够贯穿所述第一定位孔并插接于所述第二定位孔的定位插销，所述定位插销的尺寸与所述第一定位孔、所述第二定位孔尺寸适配。

6.根据权利要求5所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述自动打开钢包舱门的装置还包括用于检测工件位置信息和角度信息的激光雷达，所述激光雷达固定于机器人上并能够在机器人的带动下与所述夹具一同移动，以在所述夹具进行夹持动作之前检测工件位置信息和角度信息；或者

所述激光雷达固定于所述夹具的一侧，并能够在所述机器人的带动下与所述夹具一同移动，以在所述夹具进行夹持动作之前检测工件位置信息和角度信息。

7.根据权利要求6所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述自动打开钢包舱门的装置还包括工具架，所述工具架上设置有供所述油缸放置固定的第一放置区和供所述定位插销放置固定的第二放置区，所述机器人能够带动所述夹具从所述第一放置区夹持所述油缸，所述机器人能够带动所述夹具从所述第二放置区夹持所述定位插销。

8.一种自动打开钢包舱门的方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的自动打开钢包舱门的装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤，

在钢包舱门处于锁死状态下接收用户发起的打开钢包舱门指令；

机器人带动夹具夹持油缸，并将油缸移动至油缸底座上；

机器人带动夹具夹持定位插销，并将定位插销从连接杆中抽出；

控制油缸伸缩杆伸出并在连接杆的作用下推动钢包舱门下降；

机器人带动夹具夹持钢包舱门上的把手，并将钢包舱门拉开。

9.根据权利要求7所述的自动打开钢包舱门的方法，其特征在于：在机器人带动夹具夹持油缸，并将油缸移动至油缸底座上的步骤中，进一步包括，

检测油缸底座的位置信息；

检测油缸的位置信息和角度信息，并根据检测到的油缸位置信息和角度信息计算夹具夹持油缸的夹持路径和夹持角度；

控制油缸夹具根据夹持路径和夹持角度夹持油缸；

结合油缸底座的位置信息计算夹具将油缸夹持至油缸底座上的油缸移动路径，并根据油缸移动路径将油缸移动至油缸底座上。

10.根据权利要求9所述的自动打开钢包舱门的方法，其特征在于：在检测油缸底座的位置信息步骤中，进一步包括，

检测油缸底座上限位槽的位置信息和开口端的位置信息；

检测油缸底座上限位杆的位置信息；

在检测油缸的位置信息和角度信息步骤中，进一步包括计算油缸上凸缘的位置信息；

在根据油缸移动路径将油缸移动至油缸底座上的步骤中，进一步包括，

结合限位槽的位置信息、开口端的位置信息以及凸缘的位置信息将凸缘从开口端插入至限位槽内；

机器人控制夹具解除对油缸的夹持；

机器人结合限位杆的位置信息带动夹具夹持限位杆封闭开口端。

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