制动梁清洗线及方法与流程

1.本发明涉及待清洗制动梁清洗技术领域，特别是涉及一种制动梁清洗线及方法。


背景技术：

2.待清洗制动梁是铁路车辆基础制动装置的最重要部分，主要起到车辆制动时把制动力通过待清洗制动梁传到闸瓦，使车辆停止前进。在列车运行过程中，待清洗制动梁会承受较大的交变载荷及冲击力(包括在制动时承受制动力以及车轮对闸瓦的反作用力)，因此需要定期对待清洗制动梁进行损伤检测。为了保证损伤检测的准确性，需要先对待清洗制动梁进行清洗，例如对待清洗制动梁进行除锈。然而，由于待清洗制动梁两端的结构较为复杂(例如端部区域设有转轴和滑块)，传统的清洗装置难以将待清洗制动梁清洗干净。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种制动梁清洗线及方法，能够将制动梁的端部区域清洗干净，保证清洗效果。
4.一种制动梁清洗线，包括：
5.输送机构，设有用于固定待清洗制动梁的定位部，用于将所述待清洗制动梁输送至指定位置；及
6.清洗装置，设于所述输送机构的至少一侧，并对应所述指定位置设置；所述清洗装置包括机器人、定位机构及激光清洗机构，所述机器人包括多自由度机械臂，所述激光清洗机构安装在所述多自由度机械臂，并用于向所述待清洗制动梁的端部区域发射激光束；所述定位机构用于获取所述待清洗制动梁端部区域的位置信息，并根据所述位置信息计算运行轨迹；所述定位机构与所述机器人通信连接，所述多自由度机械臂能够按照所述运行轨迹带动所述激光清洗机构移动，以清洗所述待清洗制动梁的端部区域。
7.上述的制动梁清洗线，清洗作业时，输送机构带动待清洗制动梁输送至指定位置后停下。定位机构获取待清洗制动梁的位置信息，并根据该位置信息计算运行轨迹，再将该运行轨迹发送至机器人。机器人的多自由度机械臂带动激光清洗机构移动至运行轨迹的起点位置，再按照该运行轨迹带动激光清洗机构移动，激光清洗机构发射的激光束对待清洗制动梁的端部区域进行清洗，直至待清洗制动梁的端部区域清洗干净。如此，在多自由度机械臂及定位机构的引导下，该制动梁清洗线适用于对结构复杂的制动梁端部区域进行清洗，可将制动梁清洗干净，保证清洗效果。
8.在其中一个实施例中，所述定位机构包括第一图像采集组件及第二图像采集组件，所述第一图像采集组件安装在所述多自由度机械臂，用于采集所述待清洗制动梁端部区域的侧面图像；所述第二图像采集组件对应所述指定位置设置，用于采集所述待清洗制动梁端部区域的顶部图像，以根据所述侧面图像和所述顶部图像判断所述待清洗制动梁的端部区域是否清洗干净。
9.在其中一个实施例中，所述定位机构还包括处理器，所述处理器分别与所述机器
人、所述第一图像采集组件及所述第二图像采集组件通信连接；所述处理器用于根据所述侧面图像得到所述待清洗制动梁端部区域在x-z平面上的第一位置信息及第一角度信息、根据所述顶部图像得到所述待清洗制动梁端部区域在x-y平面上的第二位置信息及第二角度信息，还用于对所述第一位置信息、所述第一角度信息、所述第二位置信息及所述第二角度信息进行整合得到所述待清洗制动梁端部区域的三维坐标。
10.在其中一个实施例中，所述清洗装置还包括除尘机构，所述除尘机构安装在所述多自由度机械臂；所述除尘机构包括气泵及与所述气泵连通的除尘嘴，所述除尘嘴设有除尘口，所述除尘口用于朝向所述待清洗制动梁的端部区域设置。
11.在其中一个实施例中，所述除尘机构还包括安装臂，所述安装臂的一端安装在所述激光清洗机构，并沿所述激光清洗机构发射激光束的方向延伸至所述激光清洗机构的前方，所述安装臂的另一端安装有所述除尘嘴。
12.在其中一个实施例中，所述输送机构包括输送本体及输送块，所述输送块可移动地装设在所述输送本体上；所述输送本体的顶部设有与所述输送块滑动配合的滑槽，所述滑槽沿所述输送机构的输送方向延伸设置。
13.在其中一个实施例中，所述定位部包括设于所述输送块的定位座，所述定位座设有用于与所述待清洗制动梁定位配合的第一定位槽；所述定位座还设有第二定位槽，所述第二定位槽的槽底设有所述第一定位槽，并与所述第一定位槽连通。
14.一种制动梁清洗方法，提供所述的制动梁清洗线，所述制动梁清洗方法包括如下步骤：
15.待清洗制动梁输送至指定位置后停下；
16.获取所述待清洗制动梁端部区域的位置信息，根据所述位置信息计算运行轨迹；
17.多自由度机械臂移动至所述运行轨迹的起点；
18.多自由度机械臂按照所述运行轨迹带动激光清洗机构移动，所述激光清洗机构对所述待清洗制动梁的端部区域进行清洗。
19.上述的制动梁清洗方法，适用于对结构复杂的制动梁端部区域进行清洗，可将制动梁的端部区域清洗干净，保证清洗效果。
20.在其中一个实施例中，所述的多自由度机械臂按照所述运行轨迹带动激光清洗机构移动，所述激光清洗机构对所述待清洗制动梁的端部区域进行清洗的步骤中，还包括：
21.观察所述待清洗制动梁是否清洗干净；
22.若所述待清洗制动梁未清洗干净，所述多自由度机械臂按照所述运行轨迹带动激光清洗机构移动，直至将所述待清洗制动梁的端部区域清洗干净；
23.向下一工位输送清洗干净的制动梁。
24.在其中一个实施例中，所述的多自由度机械臂按照所述运行轨迹带动激光清洗机构移动，所述激光清洗机构对所述待清洗制动梁的端部区域进行清洗的步骤中，还包括：清除清洗过程中产生的烟尘。
附图说明
25.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
27.图1为本发明一实施例的制动梁清洗线的结构示意图；
28.图2为图1所示的制动梁清洗线的清洗装置的结构示意图；
29.图3为图1所示的制动梁清洗线的定位机构的结构示意图；
30.图4为图1所示的制动梁清洗线的第二图像采集组件的结构示意图。
31.附图标号说明：10、输送机构；11、输送本体；111、滑槽；12、输送块；13、定位座；131、第一定位槽；132、第二定位槽；20、清洗装置；21、机器人；211、多自由度机械臂；22、定位机构；221、第一图像采集组件；2211、第一相机；2212、第一光源；222、第二图像采集组件；2221、第二相机；2222、第二光源；23、激光清洗机构；24、除尘机构；241、除尘嘴；2411、除尘口；242、安装臂；30、制动梁。
具体实施方式
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
33.请参阅图1、图2和图3，本发明一实施例的制动梁清洗线，包括输送机构10及清洗装置20。输送机构10设有用于固定待清洗制动梁30的定位部，输送机构10用于将待清洗制动梁30输送至指定位置。清洗装置20设于输送机构10的至少一侧，并对应该指定位置设置。清洗装置20包括机器人21、定位机构22及激光清洗机构23，机器人21包括多自由度机械臂211，激光清洗机构23安装在多自由度机械臂211，并用于向待清洗制动梁30的端部区域发射激光束。定位机构22用于获取待清洗制动梁30端部区域的位置信息，并根据该位置信息计算运行轨迹。定位机构22与机器人21通信连接，机器人21的多自由度机械臂211能够按照运行轨迹带动激光清洗机构23移动，以清洗待清洗制动梁30的端部区域。
34.需要说明的是，上述指定位置可根据实际需求进行设置，例如指定位置为输送机构10沿输送方向的中部等。
35.需要说明的是，待清洗制动梁30固定在定位部后，制动梁30的轴向与输送机构10的输送方向相交。例如，在本实施例中，制动梁30的轴向与输送机构10的输送方向相垂直。
36.上述的制动梁清洗线，清洗作业时，输送机构10带动待清洗制动梁30输送至指定位置后停下。定位机构22获取待清洗制动梁30的位置信息，并根据该位置信息计算运行轨迹，再将该运行轨迹发送至机器人21。机器人21的多自由度机械臂211带动激光清洗机构23移动至运行轨迹的起点位置，再按照该运行轨迹带动激光清洗机构23移动，激光清洗机构23发射的激光束对待清洗制动梁30的端部区域进行清洗，直至将待清洗制动梁30的端部区域清洗干净。如此，在多自由度机械臂211及定位机构22的引导下，该制动梁清洗线适用于对结构复杂的制动梁30端部区域进行清洗，可将制动梁30的端部区域清洗干净，保证清洗效果。
37.在本实施例中，输送机构10的两侧均设有清洗装置20，两个清洗装置20均对应该指定位置设置。
38.在一个实施例中，参阅图2、图3和图4，定位机构22包括第一图像采集组件221及第二图像采集组件222。第一图像采集组件221安装在多自由度机械臂211，用于采集待清洗制动梁30端部区域的侧面图像。第二图像采集组件222对应指定位置设置，用于采集待清洗制动梁30端部区域的顶部图像。清洗作业时，自由度机械臂211带动激光清洗机构23按照运行轨迹移动的同时，也带动第一图像采集组件221按照运行轨迹移动，第一图像采集组件221实时采集待清洗制动梁30端部区域的侧面图像，同时第二图像采集组件222实时采集待清洗制动梁30端部区域的顶部图像。作业人员通过观察侧面图像和顶部图像可判断待清洗制动梁30的端部区域是否清洗干净。如此，通过采集的侧面图像和顶部图像对制动梁30的清洗效果进行判断，提高判断的准确度，保证制动梁30的清洗效果。
39.可以理解的是，待清洗制动梁30端部区域的侧面图像是指待清洗制动梁30端面的图像。
40.进一步地，参阅图2和图3，第一图像采集组件221包括第一光源2212及第一相机2211，第一相机2211用于朝向待清洗制动梁30端部区域的侧面设置。第一光源2212对应第一相机2211设置，并用于朝向待清洗制动梁30端部区域进行照射。需要说明的是，第一光源2212对应第一相机2211设置是指第一光源2212环绕第一相机2211设置，或者第一光源2212设置在第一相机2211的侧部。在清洗作业的过程中，第一光源2212朝向待清洗制动梁30的端部区域进行照射，起到补光的作用，有利于第一相机2211更清晰地采集待清洗制动梁30端部区域的侧面图像，保证准确地获取待清洗制动梁30的位置信息，提高定位精度，同时还有利于作业人员更准确地判断待清洗制动梁30的端部区域是否清洗干净。
41.可选地，参阅图2，第一光源2212为环形光源，环形光源沿第一相机2211的外缘套设在第一相机2211的外侧。如此，补光效果更好。具体地，例如环形光源2212为环形灯带；或者，环形光源2212包括多个灯珠，多个灯珠环绕第一相机2211设置。
42.进一步地，参阅图3和图4，第二图像采集组件222包括第二光源2222及第二相机2221，第二相机2221用于朝向待清洗制动梁30端部区域的顶部设置。第二光源2222对应第二相机2221设置，并用于朝向待清洗制动梁30端部区域进行照射。需要说明的是，第二光源2222对应第二相机2221设置是指第二光源2222环绕第二相机2221设置，或者第二光源2222设置在第二相机2221的侧部。在清洗作业的过程中，第二光源2222朝向待清洗制动梁30的端部区域进行照射，起到补光的作用，有利于第二相机2221更清晰地采集待清洗制动梁30端部区域的图像，保证准确地获取待清洗制动梁30的位置信息，提高定位精度，同时还有利于作业人员更准确地判断待清洗制动梁30的端部区域是否清洗干净。
43.可选地，参阅图4，第二光源2222设有两个，两个第二光源2222分别设于第二相机2221的两侧。
44.进一步地，参阅图1和图3，定位机构22还包括处理器，处理器与机器人21通信连接。可选地，处理器可为单片机或芯片。处理器分别与第一图像采集组件221和第二图像采集组件222通信连接。具体地，处理器分别与第一相机2211和第二相机2221通信连接。处理器用于根据第一图像采集组件221采集的侧面图像得到待清洗制动梁30端部区域在x-z平面上的第一位置信息及第一角度信息、根据第二图像采集组件222采集的顶部图像得到待
清洗制动梁30端部区域在x-y平面上的第二位置信息及第二角度信息，还用于对第一位置信息、第一角度信息、第二位置信息及第二角度信息进行整合得到待清洗制动梁30端部区域的三维坐标。如此，能够实现待清洗制动梁端部区域的自动识别定位，对环境包容度高，定位准确度高，避免运行轨迹与待清洗制动梁30端部区域产生偏差。
45.需要说明的是，参阅图1，输送机构10向指定位置输送待清洗制动梁30时，以输送机构10的输送方向为x轴，以待清洗制动梁30贴合于输送机构10表面的长度为y轴，以待清洗制动梁30的装配高度或输送机构10的装配高度为z轴建立三维坐标系。
46.需要说明的是，上述第一角度信息包括待清洗制动梁30端部区域的结构轮廓相对于x轴和/或y轴的夹角信息，第二角度信息包括待清洗制动梁30端部区域的结构轮廓相对于x轴和/或z轴的夹角信息。
47.具体地，当第一图像采集组件221采集到待清洗制动梁30端部区域的侧面图像后，将侧面图像发送至处理器。处理器对侧面图像进行高斯滤波处理，再对侧面图像进行二值化转化，获取侧面图像的图像轮廓，并根据轮廓面积过滤小轮廓。通过处理器内置的模板匹配筛选出待清洗制动梁30端部区域的轮廓，例如滑块的轮廓，根据该轮廓的中心点，计算待清洗制动梁在x-z平面上的第一位置信息及第一角度信息，例如计算滑块在x-z平面上的一位置信息及第一角度信息。
48.具体地，当第二图像采集组件222采集到待清洗制动梁30端部区域的顶部图像后，将顶部图像发送至处理器。处理器对顶部图像进行高斯滤波处理，再对顶部图像进行二值化转化，获取顶部图像的轮廓，并根据轮廓面积过滤小轮廓。通过处理器内置的模板匹配筛选出待清洗制动梁30的轮廓，在x-y平面确定待清洗制动梁30端部区域轮廓的左右和底边顶点，计算出待清洗制动梁30在x-y平面上的第二位置信息及第二角度信息。
49.在一个实施例中，参阅图2，清洗装置20还包括除尘机构24，除尘机构24安装在多自由度机械臂211。除尘机构24包括气泵及与气泵连通的除尘嘴241，除尘嘴241设有除尘口2411，除尘口2411用于朝向待清洗制动梁30的端部区域设置。在清洗作业时，启动气泵，气泵将气体输送至除尘嘴241，再通过除尘口2411向待清洗制动梁30进行吹气除尘；或者，气泵进行吸气，对待清洗制动梁30进行吸气除尘。如此，通过气泵与除尘嘴241的配合，可对待清洗制动梁30进行自动除尘，提高除尘效率。并且，还能够避免烟尘污染环境，也避免烟尘附着在待清洗制动梁30的表面，保证清洗效果。
50.进一步地，参阅图2，除尘机构24还包括安装臂242，安装臂242沿激光清洗机构23发射激光束的方向延伸设置并位于激光清洗机构23的前方。安装臂242的一端安装在激光清洗机构23，安装臂242的另一端安装有除尘嘴241。可以理解的是，除尘嘴241设于激光清洗机构23的前方是指清洗作业时，除尘嘴241相对激光清洗机构23靠近待清洗制动梁30设置。如此，清洗作业时，除尘嘴241能够贴近待清洗制动梁30的端部区域进行除尘，保证除尘效果，避免烟尘污染环境，也避免烟尘附着在待清洗制动梁30的表面而影响清洗效果。
51.在一个实施例中，参阅图1，输送机构10包括输送本体11及输送块12，输送块12可移动地设置在输送本体11上。具体地，输送本体11为输送带或输送机。如此，待清洗制动梁30在输送块12的作用下，能够将待清洗制动梁30输送至指定位置。
52.需要说明的是，输送块12的尺寸可根据实际需求进行设置，在此不做具体限定。
53.进一步地，输送本体11的顶部设有与输送块12滑动配合的滑槽111，滑槽111沿输
送机构10的输送方向延伸设置。如此，使输送块12的移动具有导向性，避免输送块12在移动的过程中出现晃动等不稳定现象，保证待清洗制动梁30输送的稳定性。
54.在本实施例中，输送本体11为输送槽体及限位部，输送块12可移动地设置在输送槽体的顶部。限位部沿输送槽体的外侧向上延伸设置，限位部与输送槽体的顶部连接形成上述滑槽111。
55.进一步地，参阅图1，定位部包括设于输送块12的定位座13，定位座13设有用于与待清洗制动梁30定位配合的第一定位槽131。清洗作业时，将待清洗制动梁30放置在第一定位槽131，则待清洗制动梁30通过定位座13固定在输送块12上，保证待清洗制动梁30在输送块12上的安装稳定性。
56.在本实施例中，参阅图1，定位座13设有第二定位槽132，第二定位槽132的槽底设有第一定位槽131，并与第一定位槽131连通。如此，能够将待清洗制动梁30稳定地安装在定位座13，同时还能够降低待清洗制动梁30的重心，保证待清洗制动梁30在输送过程中的稳定性。
57.更进一步地，参阅图1，沿与输送机构10输送方向相交的方向设有至少两个定位座13。如此，一个待清洗制动梁30通过至少两个定位座13固定在输送块12上，这样能够提高待清洗制动梁30安装稳定性，避免待清洗制动梁30在输送的过程中出现晃动等不稳定现象。
58.在本实施例中，参阅图1，一个输送块12上设有四个定位座13。其中两个定位座13沿输送机构10的输送方向间隔地设置在输送块12顶部的一侧，另外两个定位座13沿输送机构10的输送方向间隔地对应设置在输送块12顶部的另一侧。
59.参阅图1，本发明一实施例的制动梁清洗方法，提供上述任一实施例的制动梁清洗线。制动梁清洗方法包括如下步骤：
60.s100、待清洗制动梁输送至指定位置后停下。
61.s200、获取待清洗制动梁端部区域的位置信息，根据该位置信息计算运行轨迹。
62.s300、多自由度机械臂211移动至该运行轨迹的起点。
63.s400、多自由度机械臂211按照运行轨迹带动激光清洗机构23移动，激光清洗机构23对待清洗制动梁的端部区域进行清洗。
64.如此，在多自由度机械臂211及定位机构22的引导下，该制动梁清洗线适用于对结构复杂的制动梁30端部区域进行清洗，可将制动梁30的端部区域清洗干净，保证清洗效果。
65.进一步地，在s400的步骤中，还包括如下步骤：
66.s410、观察待清洗制动梁是否清洗干净。
67.可选地，定位机构22采集待清洗制动梁端部区域的图像，作业人员通过观察该图像判断待清洗制动梁是否清洗干净。或者，也可采用图像算法分析待清洗制动梁的端部区域是否清洗干净。
68.s420、若待清洗制动梁未清洗干净，多自由度机械机械臂211按照该运行轨迹带动激光清洗机构23移动，直至待清洗制动梁30的端部区域清洗干净。
69.s430、向下一工位输送清洗干净的制动梁30。
70.如此，能够将待清洗制动梁30的端部区域清洗干净，保证待清洗制动梁30的清洗效果。
71.进一步地，在s400的步骤中，还包括如下步骤：清除清洗过程中产生的烟尘。如此，
能够避免烟尘污染环境，同时也能够避免烟尘附着在待清洗制动梁30的表面而影响待清洗制动梁30的清洗效果。
72.具体地，多自由度机械臂211设有除尘机构24，除尘机构24设有除尘口2411。通过除尘口2411能够除去待清洗制动梁30表面的烟尘，保证清洗效果。
73.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
74.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
75.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
78.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
79.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。