本发明专利技术涉及一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统和变压器铁芯，该面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统可以通过机械臂和其上的抓取部自动抓取和安装硅钢片以构成变压器铁芯，通过图像采集部和标定板预先对抓取位姿进行标定，然后根据标定的位姿在实际抓取过程中计算抓取硅钢片位姿的差异量，从而修正抓取操作，实现对于硅钢片更加准确的抓取和安装。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统和变压器铁芯，该面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统可以通过机械臂和其上的抓取部自动抓取和安装硅钢片以构成变压器铁芯，通过图像采集部和标定板预先对抓取位姿进行标定，然后根据标定的位姿在实际抓取过程中计算抓取硅钢片位姿的差异量，从而修正抓取操作，实现对于硅钢片更加准确的抓取和安装。【专利说明】面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统
本专利技术涉及变压器
，具体而言，涉及一种面向变压器铁芯制造的硅钢片 自动化叠装系统和一种变压器铁芯。
技术介绍
变压器铁芯的叠装是变压器制造过程中的重要环节。如图1A至图1D所示，常见 铁芯结构形式有单相三柱、单相四柱、三相三柱、三相五柱及单相双框式铁芯。变压器铁芯 叠装通常是数个轭\柱作为一个整体叠装制造。变压器的每个轭\柱铁芯，由大量几种不 同尺寸的硅钢片堆叠组成。不同宽度规格的硅钢片组成的铁芯的横截面近似为椭圆形。在 使用同一种规格的硅钢片形成的一段当中，各层之间通过多级步进结构，错开每层中的硅 钢片之间的边缘缝隙，避免形成连续的空隙。典型的硅钢片步进有5级步进、3级步进、2级 步进。 在硅钢片堆叠组装过程中，要求硅钢片平整无损伤无变形、相邻的同一高度的硅 钢片无重合叠压、硅钢片之间缝隙控制在很小的范围内，否则会造成变压器铁损过大、几 何变形无法完场后续工序、机械强度不足等问题。 生产过程中，通过硅钢片上的工艺定位孔保证每一片安放在期望的位置，并以胶 木块击打硅钢硅钢片边缘修正位置，令相邻两层对齐。在安放了一定厚度的硅钢硅钢片后， 暂停安装，使用特制的金属棒插入工艺定位孔形成的孔洞中检测这一部分的连贯程度、使 用胶木块击打这一部分的边缘保证竖直，并测量已经叠放的铁芯高度，检查是否符合要求 的范围。 在现有技术中，硅钢片的层层堆叠主要由人工完成。当前生产中，面临人工叠装的 生产速度慢、需要间歇停止进行检测、效率有待提高、难以连续长时间生产、人力成本较高、 可能出现人为错误、可能出现人身安全事故等的问题。 为了保证人工叠装的精度，需要在硅钢片上打孔用于工艺定位，用于辅助定位以 及生产过程中定期精度检查。由于工艺定位孔的存在，定位孔在变压器内部形成联通的空 间，造成变压器具有一定的固有磁阻，相应影响到变压器的损耗与效率。 同时由于前述步进错开要求，每一层相同规格硅钢片上定位孔位置都不同，叠装 需要使用相同尺寸规格、但是不同定位孔的硅钢片按照特定顺序进行，对于硅钢片的剪切 环节、输送环节提出了附加的要求，一旦出错将影响到产品质量以及生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，如何提高变压器铁芯中硅钢片的抓取和安装效 率，提高硅钢片的抓取和安装精度，降低人工成本和变压器的损耗。 为此目的，本专利技术提出了一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，包 括：机械臂、控制单元、计算单元，其中，所述机械臂包括抓取部和位于所述抓取部一端的第 一图像采集部以及位于所述抓取部另一端的第二图像采集部； 以所述中转区的中心为原点，以所述中转区所在平面为X〇y面，以竖直向上 为Z轴正方向建立空间直角坐标系中，所述控制单元控制所述抓取部移动至初始位姿 Rob(Xl，yi，Zl，0i)，使所述抓取部所在平面到所述中转区所在平面的距离为Zl，其中Xi，yi， Zi分别为空间直角坐标系中的x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，0i为所述抓取部相对于xoy 面内指定直线的偏转角， 所述中转区为位于抓取部下方的水平操作平台，在所述中转区两侧的对称位置上 设置有可拆卸的第一标定板和第二标定板，所述第一标定板和第二标定板在所述抓取部位 于所述第一位置时，分别与所述第一图像采集部的成像范围和第二图像采集部的成像范围 相对应，所述第一标定板和第二标定板为全等的正方形的黑白相间的棋盘格，所述第一标 定板的右上角到所述第二标定板的右上角距离为S，且所述第一标定板中的格子与所述第 二标定板中的格子平行，且以通过所述中转区中心的预定直线为对称轴， 所述控制单元控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集所述第一标 定板ImagaO和第二标定板的图像ImagbO,镜头畸变参数矩阵分别为Da和Db，单应性矩阵 分别为Ha和Hb，以所述第一标定板中的右上角为原点，以所述中转区所在平面为xoy面生 成直角坐标系Corda(X，y)，以所述第二标定板中的右上角为原点以所述中转区所在平面为 xoy面生成直角坐标系Cordb(x，y)，Corda(x，y)和Cordb(x，y)中的x轴和y轴正方向相 同；设统一坐标系Cord(x，y)中的坐标相对于Corda(x，y)不做变化，相对于Cordb(x，y)沿 y轴正方向平移距离S; 所述控制单元控制所述抓取部抓取硅钢片，控制所述抓取部移动至位姿 Rob(Xl，yi，0, 0:)放下硅钢片，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集 部和第二图像采集部分别采集娃钢片的图像Imagal和Imagbl，根据所述矩阵Da和Db去除 畸变， 【权利要求】1. 一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，包括：机械臂、控 制单元、计算单元，其中， 所述机械臂包括抓取部和位于所述抓取部一端的第一图像采集部以及位于所述抓取 部另一端的第二图像采集部； 以中转区的中心为原点，以所述中转区所在平面为X0y面，以竖直向上为Z轴正方向建 立空间直角坐标系中，所述控制单元控制所述抓取部移动至初始位姿RoMx1,Y1,Z1,θJ， 使所述抓取部所在平面到所述中转区所在平面的距离为Z1，其中Xi, yi，^分别为空间直角 坐标系中的X轴坐标、y轴坐标和Z轴坐标，Θi为所述抓取部相对于xoy面内指定直线的 偏转角， 所述中转区为位于抓取部下方的水平操作平台，在所述中转区上两侧的对称位置设置 有可拆卸的第一标定板和第二标定板，所述第一标定板和第二标定板在所述抓取部位于所 述第一位置时，分别与所述第一图像采集部的成像范围和第二图像采集部的成像范围相对 应，所述第一标定板和第二标定板为全等的正方形的黑白相间的棋盘格，所述第一标定板 的右上角到所述第二标定板的右上角距离为S，且所述第一标定板中的格子与所述第二标 定板中的格子平行，且以通过所述中转区中心的预定直线为对称轴， 所述控制单元控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集所述第一标定板ImagaO和第二标定板的图像ImagbO，镜头畸变参数矩阵分别为Da和Db，单应性矩阵分别为 Ha和Hb，以所述第一标定板中的右上角为原点，以所述中转区所在平面为xoy面生成直角 坐标系Corda (X，y)，以所述第二标定板中的右上角为原点以所述中转区所在平面为xoy面 生成直角坐标系Cordb(X，y)，Corda(X，y)和Cordb(X，y)中的X轴和y轴正方向相同；设统 一坐标系Cord(X，y)中的坐标相对于Corda (X，y)不做变化，相对于Cordb (X，y)沿y轴正 方向平移距离S; 所述控制单元控制所述抓取部抓取硅钢片，控制所述抓取部移动至位姿Rob(Xl，y本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向变压器铁芯制造的硅钢片自动化叠装系统，其特征在于，包括：机械臂、控制单元、计算单元，其中，所述机械臂包括抓取部和位于所述抓取部一端的第一图像采集部以及位于所述抓取部另一端的第二图像采集部；以中转区的中心为原点，以所述中转区所在平面为xoy面，以竖直向上为z轴正方向建立空间直角坐标系中，所述控制单元控制所述抓取部移动至初始位姿Rob(x1,y1,z1,θ1)，使所述抓取部所在平面到所述中转区所在平面的距离为z1，其中xi，yi，zi分别为空间直角坐标系中的x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，θ1为所述抓取部相对于xoy面内指定直线的偏转角，所述中转区为位于抓取部下方的水平操作平台，在所述中转区上两侧的对称位置设置有可拆卸的第一标定板和第二标定板，所述第一标定板和第二标定板在所述抓取部位于所述第一位置时，分别与所述第一图像采集部的成像范围和第二图像采集部的成像范围相对应，所述第一标定板和第二标定板为全等的正方形的黑白相间的棋盘格，所述第一标定板的右上角到所述第二标定板的右上角距离为S，且所述第一标定板中的格子与所述第二标定板中的格子平行，且以通过所述中转区中心的预定直线为对称轴，所述控制单元控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集所述第一标定板Imaga0和第二标定板的图像Imagb0，镜头畸变参数矩阵分别为Da和Db，单应性矩阵分别为Ha和Hb，以所述第一标定板中的右上角为原点，以所述中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Corda(x，y)，以所述第二标定板中的右上角为原点以所述中转区所在平面为xoy面生成直角坐标系Cordb(x，y)，Corda(x，y)和Cordb(x，y)中的x轴和y轴正方向相同；设统一坐标系Cord(x，y)中的坐标相对于Corda(x，y)不做变化，相对于Cordb(x，y)沿y轴正方向平移距离S；所述控制单元控制所述抓取部抓取硅钢片，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x1,y1,0,θ1)放下硅钢片，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga1和Imagb1，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，Imaga1’＝Da×Imaga1，Imagb1’＝Db×Imagb1，获取硅钢片在Imaga1’和Imagb1’中顶角点的坐标Pix(xa1，ya1)和Pix(xb1，yb1)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(xa1，ya1)和Pix(xb1，yb1)换算为在坐标系Corda(x，y)和坐标系Cordb(x，y)中的坐标Corda(xa1，ya1)和Cordb(xb1，yb1)，将坐标Corda(xa1，ya1)和Cordb(xb1，yb1)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(xa1，ya1)和Cord(xb1，yb1)；所述控制单元控制所述抓取部从位姿Rob(x1,y1,0,θ1)抓取硅钢片返回所述初始位置，控制所述抓取部沿中心所在轴线旋转角度Δθ到位姿Rob(x1,y1,z1,θ2)，控制所述抓取部移动至位姿Rob(x1,y1,0,θ2)，将硅钢片放回所述中转区，控制所述抓取部返回所述初始位置，控制所述第一图像采集部和第二图像采集部分别采集硅钢片的图像Imaga2和Imagb2，根据所述矩阵Da和Db去除畸变，Imaga2’＝Da×Imaga2，Imagb2’＝Db×Imagb2，获取硅钢片在Imaga2’和Imagb2’中顶角点的坐标Pix(xa2，ya2)和Pix(xb2，yb2)，所述计算单元根据所述矩阵Ha和Hb将Pix(xa2，ya2)和Pix(xb2，yb2)换算为在坐标系Corda(x，y)和坐标系Cordb(x，y)中的坐标Corda(xa2，ya2)和Cordb(xb2，yb2)，将坐标Corda(xa2，ya2)和Cordb(xb2，yb2)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(xa2，ya2)和Cord(xb2，yb2)；所述计算单元计算Cord(xa1，ya1)和Cord(xb1，yb1)的中垂线方程E1，和Cord(xa2，ya2)和Cord(xb2，yb2)的中垂线方程E2，计算E1和E2的交点坐标(xc，yc)，并将(xc，yc)换算为在统一坐标系中的坐标Cord(xc，yc)，根据Cord(xa1，ya1)、Cord(xb1，yb1)和Cord(xc，yc)计算参数L和ML=(xc-xa1)2+(yc-ya1)2M=[(xc-xa1),(yc-ya1)]⊗[(yb1-ya1),(yb1-ya1)],]]>设所述抓取部中心在所述中转区上投影的期待位置为Cord(xstd，ystd)，其中，(xstd-xa1)2+(ystd-ya1)2=L[(xstd-xa1),(ystd-ya1...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邱建雄，郝国栋，郭璠，邱玮，唐琎，罗兴赤，
申请(专利权)人：邱建雄，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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