CN105039666A - 双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正*** - Google Patents

Abstract

本发明为双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***。它主要是解决现有机械手不能准确抓取零件的问题。它的主要特征是：由成像定位***和机械手伺服***组成；成像定位***由照相***、西门子交换机和安装支架组成，照相***包括红外镜头、红外光源、工业相机、相机冷却***和防护箱；工业相机、相机冷却***装于防护箱内；防护箱安装在取料机械手中心位置的正上方且高于机械手的最高点位置；两个红外光源分别设置在零件出料口的两侧；西门子交换机与机械手伺服***相连接，并通过以太网网络与工业相机连接。本发明具有可使机械手准确定位高温零件位置，自动校正和转移零件，工作可靠，主要用于重型从动齿轮热处理上压床淬火工序。

Description

双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***

技术领域

本发明属于机械手视觉纠正***技术领域，涉及汽车制造领域内高温渗碳热处理装备应用，特别是适用于机械手准确定位高温零件位置，自动校正和转移零件的应用。

背景技术

国内生产重型中、后桥从动齿轮热处理上压床淬火工序主要有以下三种方式：1）人工夹持零件上压床淬火；2）人工操作，采用简易机械手夹持零件上压床淬火；3）采用全自动机械手夹持零件上压床淬火，但仍需人工干预。我公司基本采用第一种方式，工人劳动强度达到5级，第二种方式我公司在1986年引进美国双排炉过程中附随了一台简易机械手，由于机械手运行速度慢，夹持零件易滑落等原因而未投入使用。第三种方式我公司在2012年新投资的热处理渗碳线上采用。制造热处理压淬渗碳炉全自动机械手的炉业公司主要有爱协林热处理***公司，易普森炉业公司，其中爱协林公司技术较为成熟，但仍然存在一些问题，国内应用厂家有株洲齿轮有限公司、济南重汽等多个厂家。主要是机械手工作区域不能封闭，机械手不能修正齿轮出料的位置，导致夹持零件上压床过程不能保证100%准确，需人工干预。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种可使机械手准确定位高温零件位置，自动校正和转移零件，工作可靠，并可大大减轻工人劳动强度的双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***。

本发明的技术解决方案是：一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***，其特征在于：由成像定位***和机械手伺服***组成；其中，成像定位***由照相***、西门子交换机和安装支架组成，所述照相***由工业相机、红外镜头、红外光源、相机冷却***和相机防护箱组成；工业相机、相机冷却***装于相机防护箱内；相机防护箱通过安装支架安装在压淬保温室出料门外、取料机械手中心位置的正上方，且高于机械手的最高点位置；红外光源为两个，分别设置在零件出料口的两侧；西门子交换机与机械手伺服***相连接，并通过以太网网络与工业相机连接。

本发明的技术解决方案中所述的相机冷却***装于相机防护箱的顶部；工业相机通过相机安装底板固定在相机防护箱中部，镜头方向向下；红外镜头由镜头上加装红外镜片构成；相机防护箱底部设有与红外镜头配合的透明玻璃。

本发明的技术解决方案中所述的相机防护箱距离工件高度3.5米，距离地面高度5米。

本发明的技术解决方案中所述的相机冷却***采用半导体冷却装置。

本发明目的主要是工件出炉后找出工件（环形锥齿）中心，并将其与原始理论中心坐标进行比较求出偏差，然后对偏差进行二次处理，增加数据冗错能力，在允许位置纠正的范围内让取料机械手和横移机械手分别对动作位置进行校正。本发明成像定位***主要是对高温零件进行照相，通过零件内圆轮廓线多段圆弧拟合计算出零件中心坐标。本发明采用红外镜头，只对相机拍摄范围内的高温的物体成像并进行位置分析，对低温的物体不成像。机械手伺服***作为西门子交换机的DP从站，修改工业相机软件上的网络配置及代码编程实现动作要求，由西门子交换机给工业相机发送动作指令，相机成像成功处理好位置偏差参数后，这些参数形式将以ASCII码的形式读回西门子交换机，这些数据在西门子交换机内部处理成位置偏差参数后，由西门子交换机再发送到机械手伺服***进行位置补偿，保证机械手准确的夹持零件进入压床进行自动淬火。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、机械手从压淬保温室夹持隔盘或料盘到出料位理论中心位置后，通过视觉***准确测量零件中心的坐标，与出料位置的中心进行比较计算输出修正值，取料机械手按照修正值（X轴）距离运行（零件X轴误差在±10mm以内不修正），修正值（Y轴）由上压床机械手补偿；

2、程序可自动识别零件出料工位是否正常，如出现异常报警；

3、机械手能保证抓取零件上压床淬火工序100%成功，无需人工干预；

4、***运行时间大约2秒，能保证机械手夹持零件上压床淬火工序的单件时间不超过20秒的要求；

5、产品质量保证能力提高，稳定性更好；

6、减轻工人劳动强度。

本发明主要用于重型中、后桥从动齿轮热处理上压床淬火工序。

附图说明

图1是本发明成像定位***的安装示意图。

图2是本发明中红外光源的安装示意图。

图3是本发明照相***的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示。本发明双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***由成像定位***和机械手伺服***组成，其中，成像定位***由照相***、西门子交换机PLC和安装支架1组成。照相***由工业相机10、红外镜头11、红外光源5、相机冷却***9和相机防护箱2组成。相机冷却***9装于相机防护箱2的顶部，相机冷却***9采用型号为TEC1-19905T125的半导体冷却装置，冷却效果好，使箱内温度低于50度。工业相机10通过相机安装底板13固定在相机防护箱2中部，镜头方向向下，采用美国邦纳PresencePLUSP4Series工业相机，只对相机拍摄范围内的高温的物体成像并进行位置分析，对低温的物体不成像。红外镜头11由镜头上加装红外镜片构成。相机防护箱2底部设有与红外镜头配合的透明玻璃12，使箱体密封防尘，同时需透光保证照相清晰度，保证透光。为了保证相机照相准确，现场制作安装支架1，直接将相机防护箱2安装在压淬保温室出料门外、取料机械手8中心位置的正上方，且高于机械手的最高点位置，距离工件高度3.5米左右，距离地面高度5米左右。红外光源5为两个，分别刚性固定在压淬保温室6零件出料口两侧的支架上，作为参考坐标，工业相机10和红外光源5在设备运行时无相对位置的改变。西门子交换机PLC与机械手伺服***相连接，并通过以太网网络与工业相机10连接。成像定位***主要是对高温零件进行照相，通过零件内圆轮廓线多段圆弧拟合计算出零件中心坐标。

工业相机10自带以太网接口，西门子PLC配置以太网模块，通过西门子交换机进行硬件链接。机械手伺服***作为西门子PLC的DP从站。修改相机软件上的网络配置及代码编程实现动作要求，由PLC给相机发送动作指令，相机成像成功处理好位置偏差参数后，这些参数形式将以ASCII码的形式读回PLC，这些数据在PLC内部处理成位置偏差参数后，由PLC再发送到伺服***进行位置补偿，保证机械手准确的夹持零件，通过横移导轨7送至淬火压床4进行自动淬火。

该***运行速度非常快，整个照相、数据处理、数据传输的过程时间非常短，速度快，大约为2秒左右。

整个过程可以分为：

PLC→照相发送照相命令；

PLC→相机发送数据处理命令；

相机→PLC相机返回计算结果，将数据返回给PLC；

PLC对收到的数据进行分析、判断；

跟分析的结果判断取料机械手（从炉内取料到炉外）、横移机械手3是否需要进行动作调整，如需调整立即执行，否则跳过动作调整工步。

每个工件的偏移（x，y）都会记录到相应料盘数据内。

Claims (4)

1.一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***，其特征在于：由成像定位***和机械手伺服***组成；其中，成像定位***由照相***、西门子交换机和安装支架组成，所述照相***由工业相机、红外镜头、红外光源、相机冷却***和相机防护箱组成；工业相机、相机冷却***装于相机防护箱内；相机防护箱通过安装支架安装在压淬保温室出料门外、取料机械手中心位置的正上方，且高于机械手的最高点位置；红外光源为两个，分别设置在零件出料口的两侧；西门子交换机与机械手伺服***相连接，并通过以太网网络与工业相机连接。

2.根据权利要求1所述的一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***，其特征在于：所述的相机冷却***装于相机防护箱的顶部；工业相机通过相机安装底板固定在相机防护箱中部，镜头方向向下；红外镜头由镜头上加装红外镜片构成；相机防护箱底部设有与红外镜头配合的透明玻璃。

3.根据权利要求1或2所述的一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***，其特征在于：所述的相机防护箱距离工件高度3.5米，距离地面高度5米。

4.根据权利要求1或2所述的一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正***，其特征在于：所述的相机冷却***采用半导体冷却装置。