固定安装相机的自动机械手引导装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及支承、操纵或更换浇注喷嘴的装置领域，具体为一种固定安装相机的自动机械手引导装置。一种固定安装相机的自动机械手引导装置，包括连铸平台(1)，其特征是：还包括回转台(2)、钢包(3)、相机(4)和自动机械手(5)，回转台(2)可转动地设于连铸平台(1)上，钢包(3)设于回转台(2)上，钢包(3)的底部设有下水口(31)，连铸平台(1)的一侧设有相机(4)和自动机械手(5)，自动机械手(5)自带足部坐标系M；自动机械手(5)在标定平面内确定一个基坐标系P，在自动机械手(5)上安装标定装置(6)。本实用新型专利技术安装方便，精确度高，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
固定安装相机的自动机械手引导装置
本技术涉及支承、操纵或更换浇注喷嘴的装置领域，具体为一种固定安装相机的自动机械手引导装置。
技术介绍
现代的连铸机为实现连续生产，大多采用回转台或横移台车等方式，一般情况下，钢包是通过行车调运至回转台或横移台车上，此时的定位精度主要由现场操作人员的操作习惯和操作水平决定，误差在所难免。长水口机械手主要用于浇铸过程中将长水口安装到钢包底部，并在整个生产过程中把持长水口，目前绝大部分长水口机械手还是由操作工进行现场操作，这个区域高温，高粉尘，高电磁环境，非常危险。随着自动化水平的提高，目前可以采用伺服机构控制的自动机械手完成长水口的安装，此类机械手可以按照固定的运行轨迹自动完成路径的走行。但连铸生产过程中，钢包上回转台的位置是不确定的，过去只能采用人工操作的方式进行安装终点的定位。但由于这个岗位存在危险，并且工作环境差，为此需使用自动机械手的方式安装长水口。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，提供一种安装方便、精确度高、安全可靠的连铸生产辅助设备，本技术公开了一种固定安装相机的自动机械手引导装置。本技术通过如下技术方案达到专利技术目的：一种固定安装相机的自动机械手引导装置，包括连铸平台，其特征是：还包括回转台、钢包、相机和自动机械手，回转台可转动地设于连铸平台上，钢包设于回转台上，钢包的底部设有下水口，连铸平台的一侧设有相机和自动机械手，自动机械手自带足部坐标系M，足部坐标系M包括原点O、确定了正方向的x轴、确定了正方向的y轴和确定了正方向的z轴，x轴、y轴和z轴两两互相垂直且垂足为原点O，x轴、y轴和z轴这三者的正方向符合右手定则；自动机械手在标定平面内确定一个基坐标系P，基坐标系P包括原点O'、确定了正方向的x'轴、确定了正方向的y'轴和确定了正方向的z'轴，在自动机械手上安装标定装置，以标定装置上的固定点作为自动机械手的末端终点并定为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴两两互相垂直且垂足为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴这三者的正方向符合右手定则；基坐标系P经足部坐标系M平移和旋转变换得到。所述的固定安装相机的自动机械手引导装置，其特征是：若钢包下水口在相机的直接拍摄范围内，则相机拍摄钢包下水口位置，从而标定钢包下水口在基坐标系P内的坐标；若钢包下水口不在相机的直接拍摄范围内，则在相机的直接拍摄范围内固定一个定位板，使定位板和钢包下水口这两者的位置差保持固定，相机拍摄定位板位置，根据定位板和钢包下水口这两者的位置差换算并标定出钢包下水口在基坐标系P内的坐标；标定装置包括标定球和连接杆，标定球通过连接杆固定在自动机械手上，标定球的球心作为标定装置的固定点。本技术使用时，按如下步骤依次实施：①定坐标系：自动机械手自带足部坐标系M，足部坐标系M包括原点O、确定了正方向的x轴、确定了正方向的y轴和确定了正方向的z轴，x轴、y轴和z轴两两互相垂直且垂足为原点O，x轴、y轴和z轴这三者的正方向符合右手定则；自动机械手在标定平面内确定一个基坐标系P，基坐标系P包括原点O'、确定了正方向的x'轴、确定了正方向的y'轴和确定了正方向的z'轴，在自动机械手上安装标定装置，以标定装置上的固定点作为自动机械手的末端终点并定为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴两两互相垂直且垂足为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴这三者的正方向符合右手定则；显然基坐标系P可经足部坐标系M平移和旋转变换得到；②标定：将相机固定在连铸平台的钢包下水口的一侧，相机自带相机坐标系C，人工操作自动机械手至钢包下水口，若钢包下水口在相机的直接拍摄范围内，则相机拍摄钢包下水口位置，从而标定钢包下水口在基坐标系P内的坐标；考虑到现场的实际情况，若钢包下水口不在相机的直接拍摄范围内，则在相机的直接拍摄范围内固定一个定位板，使定位板和钢包下水口这两者的位置差保持固定，相机拍摄定位板位置，根据定位板和钢包下水口这两者的位置差换算并标定出钢包下水口在基坐标系P内的坐标；③安装：在生产过程中，相机拍摄钢包出水口位置的变化，根据标定的钢包下水口在基坐标系P内的坐标计算出钢包下水口在基坐标系P的偏移量，根据基坐标系P和足部坐标系M这两者的变换关系，计算出钢包下水口在足部坐标系M的偏移量，自动机械手通过补偿偏移量实现自动将长水口(8)安装至钢包下水口(31)上。所述的固定安装相机的自动机械手引导装置的使用方法，其特征是：步骤①时，标定装置包括标定球和连接杆，标定球通过连接杆固定在自动机械手上，标定球的球心作为标定装置的固定点；步骤②时，采用双目视觉法，将两个相机依次固定在连铸平台的钢包下水口的一侧，通过两个相机形成两个钢包下水口在基坐标系P内的坐标，具体流程如下：读入相机图像→图像分割→阈值分割→形状匹配→识别圆心→确定定位板中圆心的3D坐标→与标定值对比计算出偏移量→离线冷态标定→相机标定→全自动长水口机械手标定；具体计算方法如下：假设已确定相机坐标系C、基坐标系P和足部坐标系M，其中，通过相机标定后获得相机坐标系C；通过相机观察视场中定位板的位置确定目标板坐标系P'相对与相机坐标系C的齐次变换矩阵；通过自动机械手在相机视场中的移动确定足部坐标系M相对与相机坐标系C齐次变换矩阵，同时记录自动机械手需要示教的点Q在相机坐标系C的坐标QC，在足部坐标系M的坐标QM；求出点Q在基坐标系P下的坐标QP=×QC；当定位板移动后新的目标板坐标系P'相对与相机坐标系C齐次变换矩阵；Q'在足部坐标系M位置Q'M=××QP；把自动机械手移动到足部坐标系M位置Q'M，完成重新定位。本技术将用于定位的相机固定安装在连铸平台上，通过相机定位钢包下水口，经标定确定相机与自动机械手之间的坐标系关系，从而实现自动机械手对于钢包下水口位置的自动识别，进而引导自动机械手完成长水口的拆装，实现自动机械手的全自动功能。本技术具有如下有益效果：安装方便，精确度高，安全可靠。附图说明图1是本技术的结构示意图，图2是本技术中足部坐标系和基坐标系的示意图，图3是本技术中标定工具的示意图，图4是本技术中定位板的示意图。具体实施方式以下通过具体实施例进一步说明本技术。实施例1一种固定安装相机的自动机械手引导装置，包括连铸平台1、回转台2、钢包3、相机4和自动机械手5，如图1～图4所示，具体结构是：回转台2可转动地设于连铸平台1上，钢包3设于回转台2上，钢包3的底部设有下水口31，连铸平台1的一侧设有相机4和自动机械手5，自动机械手5自带足部坐标系M，足部坐标系M包括原点O、确定了正方向的x轴、确定了正方向的y轴和确定了正方向的z轴，x轴、y轴和z轴两两互相垂直且垂足为原点O，x轴、y轴和z轴这三者的正方向符合右手定则；自动机械手5在标定平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定安装相机的自动机械手引导装置，包括连铸平台(1)，其特征是：还包括回转台(2)、钢包(3)、相机(4)和自动机械手(5)，/n回转台(2)可转动地设于连铸平台(1)上，钢包(3)设于回转台(2)上，钢包(3)的底部设有下水口(31)，连铸平台(1)的一侧设有相机(4)和自动机械手(5)，/n自动机械手(5)自带足部坐标系M，足部坐标系M包括原点O、确定了正方向的x轴、确定了正方向的y轴和确定了正方向的z轴，x轴、y轴和z轴两两互相垂直且垂足为原点O，x轴、y轴和z轴这三者的正方向符合右手定则；/n自动机械手(5)在标定平面内确定一个基坐标系P，基坐标系P包括原点O'、确定了正方向的x'轴、确定了正方向的y'轴和确定了正方向的z'轴，在自动机械手(5)上安装标定装置(6)，以标定装置(6)上的固定点作为自动机械手(5)的末端终点并定为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴两两互相垂直且垂足为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴这三者的正方向符合右手定则；/n基坐标系P经足部坐标系M平移和旋转变换得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种固定安装相机的自动机械手引导装置，包括连铸平台(1)，其特征是：还包括回转台(2)、钢包(3)、相机(4)和自动机械手(5)，
回转台(2)可转动地设于连铸平台(1)上，钢包(3)设于回转台(2)上，钢包(3)的底部设有下水口(31)，连铸平台(1)的一侧设有相机(4)和自动机械手(5)，
自动机械手(5)自带足部坐标系M，足部坐标系M包括原点O、确定了正方向的x轴、确定了正方向的y轴和确定了正方向的z轴，x轴、y轴和z轴两两互相垂直且垂足为原点O，x轴、y轴和z轴这三者的正方向符合右手定则；
自动机械手(5)在标定平面内确定一个基坐标系P，基坐标系P包括原点O'、确定了正方向的x'轴、确定了正方向的y'轴和确定了正方向的z'轴，在自动机械手(5)上安装标定装置(6)，以标定装置(6)上的固定点作为自动机械手(5)的末端终点并定为原点O'，x'轴、y'轴和z'轴两两互相垂直且垂足为原点O'，x...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽业，张青，
申请(专利权)人：宝钢工程技术集团有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31