双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的名称为双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正系统。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：由成像定位系统和机械手伺服系统组成；成像定位系统由照相系统、西门子交换机和安装支架组成，照相系统包括红外镜头、红外光源、工业相机、相机冷却系统和防护箱；工业相机、相机冷却系统装于防护箱内；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系统相连接，并通过以太网网络与工业相机连接。本实用新型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。
【专利说明】双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于机械手视觉纠正系统【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】
[0002] 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 要有爱协林热处理系统公司，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】
[0003] 本实用新型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 机械手视觉纠正系统。
[0004] 本实用新型的技术解决方案是：一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正系统，其特 征在于：由成像定位系统和机械手伺服系统组成；其中，成像定位系统由照相系统、西门子 交换机和安装支架组成，所述照相系统由工业相机、红外镜头、红外光源、相机冷却系统和 相机防护箱组成；工业相机、相机冷却系统装于相机防护箱内；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系统相连接， 并通过以太网网络与工业相机连接。
[0005] 本实用新型的技术解决方案中所述的相机冷却系统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。
[0006] 本实用新型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。
[0007] 本实用新型的技术解决方案中所述的相机冷却系统采用半导体冷却装置。
[0008] 本实用新型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。本实用新型成像定位系 统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。 本实用新型采用红外镜头，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。机械手伺服系统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系统 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。
[0009] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
[0010] 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，通过视觉系统 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；
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013] 4、系统运行时间大约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；
[0014] 5、产品质量保证能力提高，稳定性更好；
[0015] 6、减轻工人劳动强度。
[0016] 本实用新型主要用于重型中、后桥从动齿轮热处理上压床淬火工序。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型成像定位系统的安装示意图。
[0018] 图2是本实用新型中红外光源的安装示意图。
[0019] 图3是本实用新型照相系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1、图2、图3所示。本实用新型双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正系统由成像 定位系统和机械手伺服系统组成，其中，成像定位系统由照相系统、西门子交换机PLC和安 装支架1组成。照相系统由工业相机10、红外镜头11、红外光源5、相机冷却系统9和相 机防护箱2组成。相机冷却系统9装于相机防护箱2的顶部，相机冷却系统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PresencePLUS P4 Series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与机械手伺服系统相连接，并通过以太网网络与工业相机10连接。成像定位系 统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。
[0021] 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。机械手伺服系统作为西门子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再发送到伺服系统进行位置补偿，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。
[0022] 该系统运行速度非常快，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。
[0023] 整个过程可以分为：
[0024] PLC -照相发送照相命令；
[0025] PLC -相机发送数据处理命令；
[0026] 相机一PLC相机返回计算结果，将数据返回给PLC ;
[0027] PLC对收到的数据进行分析、判断；
[0028] 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。
[0029] 每个工件的偏移（X，y)都会记录到相应料盘数据内。
【权利要求】
1. 一种双排压淬渗碳炉机械手视觉纠正系统，其特征在于：由成像定位系统和机械手 伺服系统组成；其中，成像定位系统由照相系统、西门子交换机和安装支架组成，所述照相 系统由工业相机、红外镜头、红外光源、相机冷却系统和相机防护箱组成；工业相机、相机冷 却系统装于相机防护箱内；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系统相连接，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系统，其特征在于：所 述的相机冷却系统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系统，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系统，其特征在于： 所述的相机冷却系统采用半导体冷却装置。
【文档编号】C21D11/00GK203999708SQ201420395317
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】段志芹, 金仁勇, 李琼, 杜君, 师侦锋 申请人:东风德纳车桥有限公司