CN218800003U - 一种基于3d视觉识别的机器人钢筋焊标系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，包括传送辊道、机器人系统、3D图像采集系统、PLC系统和工控机，所述传送辊道上沿传送方向依次设置有光电限位开关和机械限位开关，且光电限位开关与机械限位开关之间存在一定间距；所述机器人系统和3D图像采集系统设置于传送辊道旁侧并与机械限位开关位置对应，所述传送辊道、光电限位开关、机械限位开关以及机器人系统分别与PLC系统信号连接，所述3D图像采集系统分别与PLC系统和工控机信号连接，所述工控机与PLC系统信号连接。

Description

一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统

技术领域

本实用新型涉及一种钢筋打标系统，具体涉及一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统。

背景技术

近年来，随着钢铁企业的不断发展企业智能化水平不断提高，工业机器人已是当今钢铁生产中十分重要的设备之一，是代替人工的必要手段，也是智能化工厂的重要环节，在智能化钢铁建设中起到举足轻重的作用。

目前机器人焊标系统中钢捆平面识别多采用2D视觉和激光测距的方法进行识别，由于现场环境因素及激光测距的长期使用灵敏度问题，致使机器人在钢筋平面焊标时定位精度低、定位时间长，使得在钢筋棒材的打包过程中时间长，积压钢捆严重，且检测钢捆到位机制单一，当限位开关故障后，极易造成机器人碰撞的机械事故，对企业提高劳动生产率及降低生产成本造成巨大的负面影响。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，以解决现有机器人焊标系统中焊标定位控制精度低、定位时间长、焊标失败率高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，包括传送辊道、机器人系统、3D图像采集系统、PLC系统和工控机，所述传送辊道上沿传送方向依次设置有光电限位开关和机械限位开关，且光电限位开关与机械限位开关之间存在一定间距；所述机器人系统和3D图像采集系统设置于传送辊道旁侧并与机械限位开关位置对应，所述传送辊道、光电限位开关、机械限位开关以及机器人系统分别与PLC系统信号连接，所述3D图像采集系统分别与PLC系统和工控机信号连接，所述工控机与PLC系统信号连接。

进一步的，所述机器人系统由机械臂和焊枪头组成，用于对钢筋捆端面进行打标。

进一步的，所述3D图像采集系统包括双目立体相机和光机，用于采集钢筋捆端面图像信息。

进一步的，所述光机可以安装在所述双目立体相机的上方、下方或者侧方，当钢筋焊标系统开始工作时，所述光机和双目立体相机位置保持相对固定。

进一步的，所述机器人系统和3D图像采集系统与传送辊道之间的距离相等。

本实用新型的有益效果如下：

钢筋焊标系统中，钢筋平面焊点的精确定位至关重要；该系统通过采用3D图像采集系统、双目立体相机、光电/机械限位开关双重检测机制控制钢筋停放位置并向机器人发送钢筋端面的最优焊点位置信号，提高了焊标系统中的焊标速率；同时工控机处理来自3D图像采集系统的采集的钢筋捆端面点云数据并给机器人系统发送钢筋端面中最优焊点的位置，大大提高了焊点精度，省却了重复定位时间，有效地缩短了钢筋打包处理时间，提高了生产效率。同时对企业节能降耗至关重要，是一种既提高钢铁企业运行效率，又符合智能化工厂的优秀钢铁企业运行系统。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图；

图中，1-传送辊道、2-钢筋捆、3-光电限位开关、4-机械限位开关、5-机器人系统、6-PLC系统、7-工控机、8-第一位置点、9-双目立体相机、10-光机、11-第二位置点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

如图1所示，一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，包括传送辊道1、机器人系统5、3D图像采集系统、PLC系统6和工控机7，传送辊道1上沿传送方向依次设置有第一位置点8和第二位置点11，第一位置点8和第二位置点11之间保持一定间距（不小于三个钢筋捆直径），且第一位置点8旁侧安装有光电限位开关3，第二位置点11旁侧安装有机械限位开关4；机器人系统5和3D图像采集系统设置于传送辊道1旁侧并与机械限位开关4位置对应，且机器人系统5和3D图像采集系统距传送辊道1之间的距离相等；传送辊道1、光电限位开关3、机械限位开关4以及机器人系统5分别与PLC系统6信号连接，3D图像采集系统分别与PLC系统6和工控机7信号连接，所述工控机7与PLC系统6信号连接。

机器人系统5由机械臂和焊枪头组成，用于抓取标牌并进行焊接固定。

3D图像采集系统包括双目立体相机9和光机10，用于采集钢筋捆端面图像信息。光机10为线激光发生器、结构光发生器、红外光发生器中的一种，用于将光线投射到钢筋捆端面。使用时，光机可以安装在所述双目立体相机的上方、下方或者侧方，当钢筋焊标系统开始工作时，光机和双目立体相机位置保持相对固定。

本实用新型的工作原理如下：

当钢筋捆2沿传送辊道1向前输送到达第一位置点8时，光电限位开关3感应到钢筋捆2并向PLC系统6发出钢筋捆2进入信号，PLC系统6控制打开双目立体相机9和光机10；钢筋捆2继续沿传送辊道1向前运动直至到达第二位置点11，此时钢筋捆2压住机械限位开关4，机械限位开关4发送钢筋捆2到位模拟量信号至PLC系统6，PLC系统6发出信号控制传送辊道1停转；钢筋捆2停止移动后刚好与双目立体相机9和光机10组成的3D图像采集系统位置相对应，光机10向钢筋捆2端面发出线激光并接受返回光信号，光信号转换成电信号上传至工控机7，工控机7处理后得到钢筋控2的位置信息；双目立体相机9拍摄钢筋捆2端面图像，并将图像信号转换成电信号发送至工控机7的3D视觉软件进行点云数据处理，获取钢筋捆2端面钢筋的坐标值，进行最优位置计算，并获取最优目标位置；最后将上述数据整合得到钢筋的精确焊标最佳位置传送至PLC系统6，再由PLC系统6控制机器人系统5进行焊接作业。焊接完毕后，机器人系统5回归初始位置，反馈信号至PLC系统6并由PLC系统6控制传送辊道1运转，从而将焊好标牌的钢筋捆2移出进行下一钢筋捆焊标操作。

上述工作过程中，光机10采用基恩士中国公司生产的LJ-X8000 系列3D线激光测量仪。其余未尽描述之处均采用现有技术中的等同物和近似物，这里不再赘述。

综上，通过该系统利用3D视觉识别技术对钢筋焊标位置进行精确定位，能够更好的适应小规格和钢筋端面极度不齐整的恶劣工况；并能够满足在钢捆基准面起算1000mm内的精准焊接；精准地寻找所需焊接的钢筋，误差在1mm以内，避免了机器人和钢筋捆发生碰撞，提高了钢筋焊标系统针对不同现场工况的焊标效率。

Claims (6)

1.一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，其特征在于：包括传送辊道（1）、机器人系统（5）、3D图像采集系统、PLC系统（6）和工控机（7），所述传送辊道（1）上沿传送方向依次设置有光电限位开关（3）和机械限位开关（4），且光电限位开关（3）与机械限位开关（4）之间存在一定间距；所述机器人系统（5）和3D图像采集系统设置于传送辊道（1）旁侧并与机械限位开关（4）位置对应，所述传送辊道（1）、光电限位开关（3）、机械限位开关（4）以及机器人系统（5）分别与PLC系统（6）信号连接，所述3D图像采集系统分别与PLC系统（6）和工控机（7）信号连接，所述工控机（7）与PLC系统（6）信号连接。

2.根据权利要求1所述一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，其特征在于：所述机器人系统（5）由机械臂和焊枪头组成，用于对钢筋捆端面进行打标。

3.根据权利要求1所述一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，其特征在于：所述3D图像采集系统包括双目立体相机（9）和光机（10），用于采集钢筋捆端面图像信息。

4.根据权利要求3所述一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，其特征在于：所述光机（10）为线激光发生器、高速结构光发生器、红外光发生器中的一种，用于将光线投射到钢筋捆端面。

5.根据权利要求3所述一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，其特征在于：所述光机（10）可以安装在所述双目立体相机（9）的上方、下方或者侧方，当钢筋焊标系统开始工作时，所述光机（10）和双目立体相机（9）位置保持相对固定。

6.根据权利要求1所述一种基于3D视觉识别的机器人钢筋焊标系统，其特征在于：所述机器人系统（5）和3D图像采集系统与传送辊道（1）之间的距离相等。

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