雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型的名稱為雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)。它主要是解決現(xiàn)有機械手不能準確抓取零件的問題。它的主要特征是：由成像定位系統(tǒng)和機械手伺服系統(tǒng)組成；成像定位系統(tǒng)由照相系統(tǒng)、西門子交換機和安裝支架組成，照相系統(tǒng)包括紅外鏡頭、紅外光源、工業(yè)相機、相機冷卻系統(tǒng)和防護箱；工業(yè)相機、相機冷卻系統(tǒng)裝于防護箱內(nèi)；防護箱安裝在取料機械手中心位置的正上方且高于機械手的最高點位置；兩個紅外光源分別設置在零件出料口的兩側；西門子交換機與機械手伺服系統(tǒng)相連接，并通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡與工業(yè)相機連接。本實用新型具有可使機械手準確定位高溫零件位置，自動校正和轉移零件，工作可靠，主要用于重型從動齒輪熱處理上壓床淬火工序。
【專利說明】雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于機械手視覺糾正系統(tǒng)【技術領域】，涉及汽車制造領域內(nèi)高溫滲碳熱 處理裝備應用，特別是適用于機械手準確定位高溫零件位置，自動校正和轉移零件的應用。

【背景技術】
[0002] 國內(nèi)生產(chǎn)重型中、后橋從動齒輪熱處理上壓床淬火工序主要有以下三種方式：1) 人工夾持零件上壓床淬火；2)人工操作，采用簡易機械手夾持零件上壓床淬火；3)采用全 自動機械手夾持零件上壓床淬火，但仍需人工干預。我公司基本采用第一種方式，工人勞 動強度達到5級，第二種方式我公司在1986年引進美國雙排爐過程中附隨了一臺簡易機械 手，由于機械手運行速度慢，夾持零件易滑落等原因而未投入使用。第三種方式我公司在 2012年新投資的熱處理滲碳線上采用。制造熱處理壓淬滲碳爐全自動機械手的爐業(yè)公司主 要有愛協(xié)林熱處理系統(tǒng)公司，易普森爐業(yè)公司，其中愛協(xié)林公司技術較為成熟，但仍然存在 一些問題，國內(nèi)應用廠家有株洲齒輪有限公司、濟南重汽等多個廠家。主要是機械手工作區(qū) 域不能封閉，機械手不能修正齒輪出料的位置，導致夾持零件上壓床過程不能保證100%準 確，需人工干預。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種可使機械手準確定位高溫 零件位置，自動校正和轉移零件，工作可靠，并可大大減輕工人勞動強度的雙排壓淬滲碳爐 機械手視覺糾正系統(tǒng)。
[0004] 本實用新型的技術解決方案是：一種雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)，其特 征在于：由成像定位系統(tǒng)和機械手伺服系統(tǒng)組成；其中，成像定位系統(tǒng)由照相系統(tǒng)、西門子 交換機和安裝支架組成，所述照相系統(tǒng)由工業(yè)相機、紅外鏡頭、紅外光源、相機冷卻系統(tǒng)和 相機防護箱組成；工業(yè)相機、相機冷卻系統(tǒng)裝于相機防護箱內(nèi)；相機防護箱通過安裝支架 安裝在壓淬保溫室出料門外、取料機械手中心位置的正上方，且高于機械手的最高點位置； 紅外光源為兩個，分別設置在零件出料口的兩側；西門子交換機與機械手伺服系統(tǒng)相連接， 并通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡與工業(yè)相機連接。
[0005] 本實用新型的技術解決方案中所述的相機冷卻系統(tǒng)裝于相機防護箱的頂部；工業(yè) 相機通過相機安裝底板固定在相機防護箱中部，鏡頭方向向下；紅外鏡頭由鏡頭上加裝紅 外鏡片構成；相機防護箱底部設有與紅外鏡頭配合的透明玻璃。
[0006] 本實用新型的技術解決方案中所述的相機防護箱距離工件高度3. 5米，距離地面 高度5米。
[0007] 本實用新型的技術解決方案中所述的相機冷卻系統(tǒng)采用半導體冷卻裝置。
[0008] 本實用新型目的主要是工件出爐后找出工件(環(huán)形錐齒）中心，并將其與原始理論 中心坐標進行比較求出偏差，然后對偏差進行二次處理，增加數(shù)據(jù)冗錯能力，在允許位置糾 正的范圍內(nèi)讓取料機械手和橫移機械手分別對動作位置進行校正。本實用新型成像定位系 統(tǒng)主要是對高溫零件進行照相，通過零件內(nèi)圓輪廓線多段圓弧擬合計算出零件中心坐標。 本實用新型采用紅外鏡頭，只對相機拍攝范圍內(nèi)的高溫的物體成像并進行位置分析，對低 溫的物體不成像。機械手伺服系統(tǒng)作為西門子交換機的DP從站，修改工業(yè)相機軟件上的網(wǎng) 絡配置及代碼編程實現(xiàn)動作要求，由西門子交換機給工業(yè)相機發(fā)送動作指令，相機成像成 功處理好位置偏差參數(shù)后，這些參數(shù)形式將以ASCII碼的形式讀回西門子交換機，這些數(shù) 據(jù)在西門子交換機內(nèi)部處理成位置偏差參數(shù)后，由西門子交換機再發(fā)送到機械手伺服系統(tǒng) 進行位置補償，保證機械手準確的夾持零件進入壓床進行自動淬火。
[0009] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：
[0010] 1、機械手從壓淬保溫室夾持隔盤或料盤到出料位理論中心位置后，通過視覺系統(tǒng) 準確測量零件中心的坐標，與出料位置的中心進行比較計算輸出修正值，取料機械手按照 修正值（X軸)距離運行(零件X軸誤差在± 10mm以內(nèi)不修正)，修正值（Y軸）由上壓床機械 手補償；
[0011] 2、程序可自動識別零件出料工位是否正常，如出現(xiàn)異常報警；
[0012] 3、機械手能保證抓取零件上壓床淬火工序100%成功，無需人工干預；
[0013] 4、系統(tǒng)運行時間大約2秒，能保證機械手夾持零件上壓床淬火工序的單件時間不 超過20秒的要求；
[0014] 5、產(chǎn)品質(zhì)量保證能力提高，穩(wěn)定性更好；
[0015] 6、減輕工人勞動強度。
[0016] 本實用新型主要用于重型中、后橋從動齒輪熱處理上壓床淬火工序。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型成像定位系統(tǒng)的安裝示意圖。
[0018] 圖2是本實用新型中紅外光源的安裝示意圖。
[0019] 圖3是本實用新型照相系統(tǒng)的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 如圖1、圖2、圖3所示。本實用新型雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)由成像 定位系統(tǒng)和機械手伺服系統(tǒng)組成，其中，成像定位系統(tǒng)由照相系統(tǒng)、西門子交換機PLC和安 裝支架1組成。照相系統(tǒng)由工業(yè)相機10、紅外鏡頭11、紅外光源5、相機冷卻系統(tǒng)9和相 機防護箱2組成。相機冷卻系統(tǒng)9裝于相機防護箱2的頂部，相機冷卻系統(tǒng)9采用型號為 TEC1-19905T125的半導體冷卻裝置，冷卻效果好，使箱內(nèi)溫度低于50度。工業(yè)相機10通 過相機安裝底板13固定在相機防護箱2中部，鏡頭方向向下，采用美國邦納PresencePLUS P4 Series工業(yè)相機，只對相機拍攝范圍內(nèi)的高溫的物體成像并進行位置分析，對低溫的物 體不成像。紅外鏡頭11由鏡頭上加裝紅外鏡片構成。相機防護箱2底部設有與紅外鏡頭 配合的透明玻璃12,使箱體密封防塵，同時需透光保證照相清晰度，保證透光。為了保證相 機照相準確，現(xiàn)場制作安裝支架1，直接將相機防護箱2安裝在壓淬保溫室出料門外、取料 機械手8中心位置的正上方，且高于機械手的最高點位置，距離工件高度3. 5米左右，距離 地面高度5米左右。紅外光源5為兩個，分別剛性固定在壓淬保溫室6零件出料口兩側的支 架上，作為參考坐標，工業(yè)相機10和紅外光源5在設備運行時無相對位置的改變。西門子 交換機PLC與機械手伺服系統(tǒng)相連接，并通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡與工業(yè)相機10連接。成像定位系 統(tǒng)主要是對高溫零件進行照相，通過零件內(nèi)圓輪廓線多段圓弧擬合計算出零件中心坐標。
[0021] 工業(yè)相機10自帶以太網(wǎng)接口，西門子PLC配置以太網(wǎng)模塊，通過西門子交換機進 行硬件鏈接。機械手伺服系統(tǒng)作為西門子PLC的DP從站。修改相機軟件上的網(wǎng)絡配置及代 碼編程實現(xiàn)動作要求，由PLC給相機發(fā)送動作指令，相機成像成功處理好位置偏差參數(shù)后， 這些參數(shù)形式將以ASCII碼的形式讀回PLC，這些數(shù)據(jù)在PLC內(nèi)部處理成位置偏差參數(shù)后， 由PLC再發(fā)送到伺服系統(tǒng)進行位置補償，保證機械手準確的夾持零件，通過橫移導軌7送至 淬火壓床4進行自動淬火。
[0022] 該系統(tǒng)運行速度非?？欤麄€照相、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程時間非常短，速度 快，大約為2秒左右。
[0023] 整個過程可以分為：
[0024] PLC -照相發(fā)送照相命令；
[0025] PLC -相機發(fā)送數(shù)據(jù)處理命令；
[0026] 相機一PLC相機返回計算結果，將數(shù)據(jù)返回給PLC ;
[0027] PLC對收到的數(shù)據(jù)進行分析、判斷；
[0028] 跟分析的結果判斷取料機械手(從爐內(nèi)取料到爐外)、橫移機械手3是否需要進行 動作調(diào)整，如需調(diào)整立即執(zhí)行，否則跳過動作調(diào)整工步。
[0029] 每個工件的偏移（X，y)都會記錄到相應料盤數(shù)據(jù)內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)，其特征在于：由成像定位系統(tǒng)和機械手 伺服系統(tǒng)組成；其中，成像定位系統(tǒng)由照相系統(tǒng)、西門子交換機和安裝支架組成，所述照相 系統(tǒng)由工業(yè)相機、紅外鏡頭、紅外光源、相機冷卻系統(tǒng)和相機防護箱組成；工業(yè)相機、相機冷 卻系統(tǒng)裝于相機防護箱內(nèi)；相機防護箱通過安裝支架安裝在壓淬保溫室出料門外、取料機 械手中心位置的正上方，且高于機械手的最高點位置；紅外光源為兩個，分別設置在零件出 料口的兩側；西門子交換機與機械手伺服系統(tǒng)相連接，并通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡與工業(yè)相機連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)，其特征在于：所 述的相機冷卻系統(tǒng)裝于相機防護箱的頂部；工業(yè)相機通過相機安裝底板固定在相機防護箱 中部，鏡頭方向向下；紅外鏡頭由鏡頭上加裝紅外鏡片構成；相機防護箱底部設有與紅外 鏡頭配合的透明玻璃。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)，其特征在于： 所述的相機防護箱距離工件高度3. 5米，距離地面高度5米。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種雙排壓淬滲碳爐機械手視覺糾正系統(tǒng)，其特征在于： 所述的相機冷卻系統(tǒng)采用半導體冷卻裝置。
【文檔編號】C21D11/00GK203999708SQ201420395317
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】段志芹, 金仁勇, 李瓊, 杜君, 師偵鋒 申請人:東風德納車橋有限公司