技术领域
[0001] 本
发明涉及标签焊挂技术领域，具体为一种热轧标签焊挂方法以及系统。
背景技术
[0002]
钢铁厂生产的热轧产品(棒材、
型材、高速线材等)在出厂前，需要使用焊钉将记录有棒材生产信息的标签焊挂在棒材/型材的端面或高速线材盘卷
内圈的
捆扎带上，作为产品的
质量证明和防伪标识。目前标签焊挂需要人工操作，费时费
力，亟待实现该工序的自动化。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种热轧标签焊挂方法以及系统，通过采用
立体视觉传感器对待挂标签产品的标签焊挂区域的三维数据进行检测，无需再使用其他传感器，直接
定位标签焊挂点的三维坐标及
姿态，引导
机器人进行焊挂，检测过程迅速精准，标签焊挂准确，比人工焊挂更为牢固，极大减轻了现场操作人员的工作强度。
[0004] 为实现上述目的，本发明
实施例提供如下技术方案：一种热轧标签焊挂方法，包括如下步骤：
[0005] S1，制备热轧标签；
[0006] S2，采用机器人抓取焊钉穿过所述热轧标签上的圆孔，并将挂有热轧标签的焊钉运送至待挂标签产品处；
[0007] S3，安装在机器人上的立体视觉传感器对所述待挂标签产品的标签焊挂区域的三维数据进行检测，并将基于机器人
坐标系的三维数据传送至计算机；
[0008] S4，所述计算机上的视觉识别程序接收到所述三维数据后，根据所述三维数据判断出合适的标签焊挂点，并将所述合适的标签焊挂点的三维坐标及法线方向传送给机器人
控制器；
[0009] S5，所述机器人控制器接收到所述三维坐标及法线方向后，根据所述三维坐标及法线方向驱使挂有热轧标签的焊钉移动到位并进行标签焊挂。
[0010] 进一步，所述待挂标签产品为热轧棒材或型材时，所述立体视觉传感器安装在所述机器人的底座前。
[0011] 进一步，所述待挂标签产品为高速线材时，所述立体视觉传感器安装在所述机器人的手臂上。
[0012] 进一步，在标签焊挂完成后，还包括如下步骤：
[0013] S6，所述立体视觉传感器对标签焊挂处进行拍照，并将拍摄到的二维图像传送至所述计算机；
[0014] S7，所述计算机的视觉识别程序接收到所述二维图像后，根据所述二维图像判断所述热轧标签是否焊挂成功；
[0015] S8，若焊挂成功，则等待进行下一捆产品的焊挂工序；若焊挂失败，所述计算机根据所述S4步骤中获取的三维数据重新选择合适的标签焊挂点，再次将合适的标签焊挂点的三维坐标及法线方向传送给机器人控制器，并进行所述S1-S2步骤并重新抓取标签和焊钉进行焊挂，直至焊挂成功为止。
[0016] 进一步，所述S3步骤中的立体视觉传感器由相机和投射器组成，其检测方法具体为：
[0017] S30，采用所述投射器将主动结构信息透射到待挂标签产品的表面上；
[0018] S31，接着，通过单个或多个所述相机拍摄所述待挂标签产品的表面，获取结构光图像；
[0019] S32，基于三
角测量原理对所述结构光学图像进行三维解析计算从而实现
三维重建，以获得所述三维数据。
[0020] 进一步，在所述S1步骤中，采用标签打印焊挂机构制备所述热轧标签。
[0021] 进一步，在所述S2步骤中，采用焊钉标签抓取焊挂机构抓取焊钉或挂有热轧标签的焊钉。
[0022] 进一步，采用焊钉
整理供料机构为所述机器人提供焊钉。
[0023] 本发明实施例提供另一种技术方案：一种热轧标签焊挂系统，包括
基座，还包括均布设于所述基座上的焊钉整理供料机构、标签打印供料机构、焊钉标签抓取焊挂机构、机器人、焊机以及立体视觉传感器，
[0024] 所述焊钉整理供料机构，用于为所述机器人提供焊钉；
[0025] 所述标签打印供料机构，用于制备热轧标签；
[0026] 所述焊钉标签抓取焊挂机构，用于抓取焊钉或挂有热轧标签的焊钉；
[0027] 所述焊机，用于将挂有热轧标签的焊钉
焊接在待挂标签产品上；
[0028] 所述立体视觉传感器，用于对所述待挂标签产品的标签焊挂区域的三维数据进行检测，并将基于机器人坐标系的三维数据传送至计算机。
[0029] 进一步，还包括用于协调焊钉整理供料机构、标签打印供料机构、焊钉标签抓取焊挂机构、机器人、焊机以及立体视觉传感器的电气控制单元。
[0030] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用立体视觉传感器对待挂标签产品的标签焊挂点的三维数据进行检测，无需再使用其他传感器，直接定位标签焊挂的三维坐标及姿态，引导机器人进行焊挂，检测过程迅速精准，标签焊挂准确，比人工焊挂更为牢固，极大减轻了现场操作人员的工作强度。
附图说明
[0031] 图1为本发明实施例提供的一种热轧标签焊挂方法的步骤
流程图；
[0032] 图2为本发明实施例提供的一种热轧标签焊挂系统的立体视觉传感器安装在机器人的底座前的示意图；
[0033] 图3为本发明实施例提供的一种热轧标签焊挂系统的立体视觉传感器安装在机器人的手臂上的示意图；
[0034] 图4为本发明实施例提供的一种热轧标签焊挂系统的立体视觉传感器检测出的热轧棒材的
深度图；
[0035] 图5为本发明实施例提供的一种热轧标签焊挂系统的电气控制单元的示意图；
[0036] 附图标记中：1-焊钉整理供料机构；2-标签打印供料机构；3-焊钉标签抓取焊挂机构；4-机器人；5-焊机；6-立体视觉传感器。
具体实施方式
[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] 实施例一：
[0039] 请参阅图1，本发明实施例提供一种热轧标签焊挂方法，包括如下步骤：S1，制备热轧标签；S2，采用机器人4抓取焊钉穿过所述热轧标签上的圆孔，并将挂有热轧标签的焊钉运送至待挂标签产品处；S3，安装在机器人4上的立体视觉传感器6对所述待挂标签产品的标签焊挂区域的三维数据进行检测，并将基于机器人4坐标系的三维数据传送至计算机；S4，所述计算机上的视觉识别程序接收到所述三维数据后，根据所述三维数据判断出合适的标签焊挂点，并将所述合适的标签焊挂点的三维坐标及法线方向传送给机器人控制器b；
S5，所述机器人控制器b接收到所述三维坐标及法线方向后，根据所述三维坐标及法线方向驱使机器人抓持挂有热轧标签的焊钉移动到位并进行标签焊挂。在本实施例中，机器人4可以采用六轴
工业机器人，首先制备了所需的热轧标签后，采用六轴机器人4抓取焊钉穿
过热轧标签的圆孔，使热轧标签挂在焊钉上，接着将该焊钉和标签送至待挂标签产品处，此处的待挂标签产品分别为热轧棒材或型材，或者是高速线材，当送到待挂标签产品处后，采用机器人4上的立体视觉传感器6来对标签焊挂区域的三维数据进行检测，并将该三维数据传送至计算机，接下来，计算机的视觉识别程序会根据该三维数据从标签焊挂区域中判断出合适的标签焊挂点，即得出此处的三维坐标以及法线方向，将它们传送至机器人控制器b后，就可以控制机器人抓持焊钉到达该
位置并进行标签焊挂。至此，即完成了一个热轧标签的焊挂过程，再需要进行下一捆产品的焊挂时，重复S1-S5步骤即可。
[0040] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，所述待挂标签产品为热轧棒材或型材时，所述立体视觉传感器6安装在所述机器人4的底座前。在本实施例中，将立体视觉传感器6安装在底座前，由于安装位置面积大，因此可以适当扩大立体视觉传感器6外形尺寸，这样可以使其探测范围广，能够获取热轧棒材或型材的端面的全貌深度图，由所述全貌深度图再来获取所述三维数据，通过该三维数据选取焊挂点的坐标信息及法线方向。而为什么采用立体视觉传感器6，不用再采用其他的传感器，是因为对于成捆棒材/型材而言，由于成捆棒材/型材的端面不是完全对齐的，有可能出现凹陷较深的情况，为了避免将标签焊挂在凹陷进去的棒材/型材端面上，需要通过立体视觉传感器6这种3D视觉来检测棒材/型材捆端面的三维数据，即可根据端面的深度图来选择合适的标签焊挂点。而且成捆棒材/型材的端面不一定正对机器人4，采用其他传感器无法准确判断焊挂点端面的法线方向，而立体视觉传感器6可以直接返回机器人坐标系下的焊挂点端面的法线方向。深度图如图4所示，选取的端面是有十字叉的端面。
[0041] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3，所述待挂标签产品为高速线材时，所述立体视觉传感器6安装在所述机器人4的手臂上。在本实施例中，由于对于高线盘卷而言，热轧标签一般焊挂在盘卷内侧的捆带上，操作空间狭小而且捆带较细 对操作
精度要求高，因此将立体视觉传感器6安装在机器人4手臂上，使得所述立体视觉传感器6能够随着所述手臂探入高速线材内部对盘卷捆带位置进行视觉检测。高线盘卷捆带的空间位置关系较为复杂，通过2D相机以及其他传感器以难以准确判断，立体视觉传感器6是最佳的选择。
[0042] 作为本发明实施例的优化方案，在标签焊挂完成后，还包括如下步骤：S6，所述立体视觉传感器6对标签焊挂处进行拍照，并将拍摄到的二维图像传送至所述计算机；S7，所述计算机的视觉识别程序接收到所述二维图像后，根据所述二维图像判断所述热轧标签是否焊挂成功；S8，若焊挂成功，则等待进行下一捆产品的焊挂工序；若焊挂失败，所述计算机根据所述S4步骤中获取的三维数据重新选择合适的标签焊挂点，再次将合适的标签焊挂点的三维坐标及法线方向传送给机器人控制器b，并进行所述S1-S2步骤重新抓取标签和焊钉后进行焊挂，直至焊挂成功为止。在本实施例中，通过S6、S7以及S8步骤，可以保证焊挂的成功率。
[0043] 作为本发明实施例的优化方案，所述S3步骤中的立体视觉传感器6由相机和投射器组成，其检测方法具体为：S30，采用所述投射器将主动结构信息透射到待挂标签产品的表面上；S31，接着，通过单个或多个所述相机拍摄所述待挂标签产品的表面，获取结构光图像；S32，基于三角测量原理对所述结构光学图像进行三维解析计算从而实现三维重建，以获得所述三维数据。在本实施例中，结构光可以是激光条纹、格雷码或正弦条纹等，我们采用的相机也可以根据实际情况设单个或多个，目的是进行拍照获得结构光图像，当然拍照还可以用于上述的二维图像的获取。本实施例采用结构光，可以保证测量的精度高(近距离Z轴精度可达0.1mm)，
分辨率高(可达1920×1200)，可在极短时间内完成测量，非常适合在复杂场景下对机器人4动作进行引导。
[0044] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和3，在所述S1步骤中，采用标签打印焊挂机构制备所述热轧标签。在本实施例中，热轧标签是由标签打印焊挂机构来制备的，该标签打印焊挂机构主要由标签
打印机、标签滑道、对齐机构组成。打印机自带切刀，能够将标签打印完成后自动剪切单张输出；剪切后的标签掉落至滑道的末端；对齐机构从侧面将标签推齐，方便后续抓取。
[0045] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和3，在所述S2步骤中，采用焊钉标签抓取焊挂机构3抓取焊钉或挂有热轧标签的焊钉。在本实施例中，焊钉或挂有热轧标签的焊钉是由焊钉标签抓取焊挂机构3来抓取并带动的，焊钉标签抓取焊挂机构3安装在机器人4第六轴的
法兰盘上，主要由浮动机构、
气动夹爪、
吸盘机构组成。其中浮动机构的浮动部分安装在套有
弹簧的导向柱上，在外力的作用下可以向后移动一定距离，在焊钉焊接时弹簧始终处于压紧状态，保证焊接部位牢固可靠。气动夹爪安装在浮动机构的浮动部分中央，轴线与机器人4第六轴法兰同轴。气动夹爪上安装有三个
铜制
夹钳，用于夹持焊钉；夹钳与气动夹爪之间设置有绝缘
垫片，防止焊接
电流影响设备工作。气动夹爪的周围布置有三个
真空吸盘，用于
吸附抓取标签并防止标签
翘曲。
[0046] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和3，采用焊钉整理供料机构1为所述机器人4提供焊钉。在本实施例中，焊钉整理供料机构1的目的在于将众多的焊钉理顺，并单独输出，以便于焊钉标签抓取焊挂机构3抓取。该焊钉整理供料机构1主要由振动盘、直线送料器、分料机构组成。其中振动盘自动将散乱整理整齐后配合直线送料器成列输出，焊钉上料简单，节省人力；分料机构采用磁力
对焊钉队列末尾的焊钉进行抓取输出，动作准确迅速。
[0047] 实施例二：
[0048] 请参阅图2-图5，本发明实施例提供一种热轧标签焊挂系统，包括基座，布设于所述基座上的焊钉整理供料机构1、标签打印供料机构2、焊钉标签抓取焊挂机构3、机器人4、焊机5以及立体视觉传感器6。其中，所述焊钉整理供料机构1用于为所述机器人4提供焊钉；所述标签打印供料机构2用于制备热轧标签；
[0049] 所述焊钉标签抓取焊挂机构3用于抓取焊钉或挂有热轧标签的焊钉；所述焊机5用于将挂有热轧标签的焊钉焊接在待挂标签产品上；所述立体视觉传感器6用于对所述待挂标签产品的标签焊挂点的三维数据进行检测，并将基于机器人4坐标系的三维数据传送至计算机。在本实施例中，这些部件均在上述实施例一中有介绍，此处就不再赘述，本系统能够通过采用立体视觉传感器6对待挂标签产品的标签焊挂区域的三维数据进行检测，无需再使用其他传感器，直接定位标签焊挂点的三维坐标及姿态，引导机器人4进行焊挂，检测过程迅速精准，标签焊挂准确，比人工焊挂更为牢固，极大减轻了现场操作人员的工作强度。
[0050] 作为本发明实施例的优化方案，请参阅图5，本系统还包括用于协调焊钉整理供料机构1、标签打印供料机构2、焊钉标签抓取焊挂机构3、机器人4、焊机5以及立体视觉传感器6的电气控制单元。在本实施例中，该电气控制单元具体包括PLC a、机器人控制器b、工控机c等。其中PLC a接收各检测元件的
信号，控制机器人4和电磁
阀动作，与机器人控制器b和工控机c之间采用Profinet协议通讯；工控机c与工厂二级计算机d之间采用工厂网络X、立体视觉传感器6和标签打印机e之间采用以太网Y通讯，接收热轧产品的批号、牌号、规格、重量等相关信息并发送至标签打印机e，接收立体视觉传感器6发回的数据并进行视觉识别，向机器人4发送合适的标签焊挂点的位置信息。
[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
