一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统及自找正装夹方法技术方案

本发明专利技术公开了一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统及自找正装夹方法，系统包括具有机器人夹爪装置的机器人本体、3D视觉系统、控制系统、上料装置，机器人夹爪装置用于抓取并移动待装夹的闸阀毛坯，3D视觉系统用于对闸阀毛坯进行三维扫描，控制系统用于生成3D点云立体模型，并获取预存标准闸阀的中心点位姿值，并将其与当前毛坯闸阀中心点位姿值作比较，得到相对于机器人抓取工具坐标系的位姿偏移值，并将其发送至机器人，机器人根据位姿偏移值对其抓取的闸阀毛坯进行装夹位置找正，并将找正后的闸阀毛坯移送至上料装置。本发明专利技术通过机器人无接触式作业，找正精度高，装夹速度快，系统安全稳定，全程自动化，同时可实现闸阀装夹的数据追溯管理。据追溯管理。据追溯管理。

【技术实现步骤摘要】
一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统及自找正装夹方法


[0001]本专利技术涉及闸阀毛坯装配
，特别涉及一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统及自找正装夹方法。

技术介绍

[0002]随着我国的经济的快速发展和工业自动化程度的不断提高，我国装备制造业正处于转型和升级阶段，同时，国家对石油天然气、石化、环保、电力、冶金等领域的投资呈现持续增长状态，阀门市场总体规模将会保持一个较快的增长速度。阀门的市场需求的快速增长，进而对阀门的加工生产提出了更快、更高的要求。
[0003]目前，市场上的闸阀加工机床都是老式的车铣磨床子，使用传统的加工工艺。闸阀毛坯装夹是闸阀加工的第一个工序，也是关键工序之一。就目前来看，闸阀毛坯装夹还没有一个统一的夹具，现在是通过人工来操作相对复杂的找正机构以配合调整达到找正装夹目的，找正机构使用的是三爪或者四爪自定心的方式，由于闸阀毛坯使用铸造工艺，在铸造过程中，材料的热胀冷缩会使闸阀毛坯变形，从而破坏了毛坯的各定位基准，再加上每个厂家使用的毛坯材料和铸造工艺不同，使得毛坯变得更加不规则。由于闸阀毛坯法兰内圈的不规则性，当使用三爪或者四爪自定心的方式时，阀门毛坯找正调整会变得十分困难，在不规则圆上面使用3点或4点定位，取样相对较少，定心精度相对较差，并且由于闸阀外圆端面浇冒口的存在，也会变得过度调整了。通常相对规整的闸阀毛坯，调整2到3次就可以完成，但是对于变形严重的闸阀毛坯，这种单一式三爪或者四爪自定心的方式，将会无法完成找正功能。如上所述，这样的操作方式还存在以下不足之处：
[0004]1)人工装夹效率不高，若完全使用人工手动操作来进行找正调整，有时一个不规整的毛坯要来回调整5到6次才能完成；
[0005]2)人工装夹存在主管和客观因素，装夹精度不高，而且一致性差；
[0006]3)人工装夹存在很大的安全隐患；
[0007]4)人工装夹不容易实现闸阀装夹的数据追溯管理；
[0008]5)人工装夹无法实现装夹的功能拓展，无法给后道工序提供更智能化的加工服务。
[0009]因此，为了解决上述不足之处，现在需要一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统及自找正装夹方法。

技术实现思路

[0010]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统及自找正装夹方法，在保证安全可靠的前提下，可以智能完成高精度作业，同时系统操作简单，所述技术方案如下：
[0011]一方面，本专利技术提供了一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，包括：
[0012]机器人本体，其具有机器人夹爪装置，所述机器人夹爪装置用于抓取并移动待装
夹的闸阀毛坯；
[0013]3D视觉系统，其用于对所述机器人夹爪装置抓取的闸阀毛坯进行三维扫描，得到三维点云数据；
[0014]控制系统，其与所述3D视觉系统和机器人本体均通信连接，所述控制系统用于根据所述3D视觉系统扫描得到的三维点云数据生成三维点云立体模型，并对所述三维点云立体模型进行分析得到所述闸阀毛坯不同侧面的轴线，并根据所述轴线求取所述闸阀毛坯的当前装夹中心点坐标及当前欧拉角值；
[0015]所述控制系统获取预存的标准品的标准装夹中心点坐标与标准欧拉角值，并将其与所述闸阀毛坯的当前装夹中心点坐标及当前欧拉角值作比较，得到位姿偏移值，并将其发送至所述机器人本体；所述机器人本体根据所述位姿偏移值，对其抓取的闸阀毛坯进行装夹位置找正，并将位置找正后的闸阀毛坯移送至上料装置；
[0016]上料装置，其上设有液压夹紧装置，所述液压夹紧装置用于对放置在上料装置上的闸阀毛坯进行夹紧。
[0017]进一步地，所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统还包括用于存放闸阀毛坯的取料装置，所述取料装置中设有至少一个挂架和至少一个取料位，在驱动机构的驱动下，所述挂架带动不同的闸阀毛坯依次到达所述取料位。
[0018]进一步地，所述取料装置的取料位处设有扶正装置，所述扶正装置用于对到达所述取料位的闸阀毛坯进行粗定位。
[0019]进一步地，所述3D视觉系统对被抓取的闸阀毛坯进行5个视图面的扫描，得到5个视图三维点云数据，所述5个视图三维点云数据用于生成三维点云立体模型。
[0020]进一步地，所述控制系统采用数字测绘方式得到三维点云立体模型数据中所述闸阀毛坯两个以上侧面的轴线。
[0021]特别地，所述机器人夹爪装置抓取闸阀毛坯后，以导向径为第一基准面对所述闸阀毛坯进行粗定位，使得所述闸阀毛坯和标准品都以相同的定位方式建立约束关系；再在所述闸阀毛坯的三维立体点云模型中作为基准的特征点线面中找闸阀毛坯的三根正交轴线，并以所述三根正交轴线的交点作为当前装夹中心点。
[0022]进一步地，所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统还包括液压站，所述液压夹紧装置与所述液压站连通。
[0023]另一方面，本专利技术提供了一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹方法，包括以下方法：
[0024]S1、机器人本体的机器人夹爪运动到取料装置的取料位，并沿着闸阀毛坯的导向径伸入一定距离后，将所述闸阀毛坯液压锁紧在机器人夹爪上；
[0025]S2、机器人夹爪带动闸阀毛坯移动到3D视觉系统处，由所述3D视觉系统对所述闸阀毛坯进行三维扫描，得到三维点云数据；
[0026]S3、控制系统根据所述三维点云数据生成三维点云立体模型，并对所述三维点云立体模型进行分析得到所述闸阀毛坯不同侧面的轴线，并根据所述轴线求取所述闸阀毛坯的当前装夹中心点坐标及当前欧拉角值；
[0027]S4、控制系统获取预存的标准品的标准装夹中心点坐标与标准欧拉角值，并将其与所述闸阀毛坯的当前装夹中心点坐标及当前欧拉角值作比较，得到位姿偏移值；
[0028]S5、机器人本体根据所述位姿偏移值，对所述闸阀毛坯进行装夹位置找正，并将装
夹位置找正后的闸阀毛坯移送至上料装置；
[0029]S6、所述上料装置上的液压夹紧装置对放置在上料装置上的闸阀毛坯进行夹紧。
[0030]进一步地，步骤S1中机器人夹爪沿着闸阀毛坯的导向径伸入一定距离，使所述闸阀毛坯的第一中心点与机器人夹爪的工具坐标系中心点重合，以导向径为第一基准面对所述闸阀毛坯进行粗定位，使得所述闸阀毛坯和标准品都以相同的定位方式建立约束关系；
[0031]步骤S3中在所述三维点云立体模型中作为基准的特征点线面中找所述闸阀毛坯的三根正交轴线，并以所述三根正交轴线的交点作为当前装夹中心点。
[0032]进一步地，步骤S4中，所述位姿偏移值包括装夹中心点坐标偏移值和欧拉角偏移值，其中，所述装夹中心点坐标偏移值为标准装夹中心点坐标与当前装夹中心点坐标的坐标的差值，所述欧拉角偏移值为标准欧拉角值与当前欧拉角值的差值。
[0033]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果如下：
[0034]a.采用机器人全程无接触式作业，找正精度高，装夹速度快，系统安全稳定，自动化程度高；
[0035]b.通过视觉系统获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，其特征在于，包括：机器人本体(6)，其具有机器人夹爪装置(5)，所述机器人夹爪装置(5)用于抓取并移动待装夹的闸阀毛坯(2)；3D视觉系统(7)，其用于对所述机器人夹爪装置(5)抓取的闸阀毛坯(2)进行三维扫描，得到三维点云模型数据；控制系统(8)，其与所述3D视觉系统(7)和机器人本体(6)均通信连接，所述控制系统(8)用于根据所述3D视觉系统(7)扫描得到的三维点云数据生成三维点云立体模型，并对所述三维点云立体模型进行分析得到所述闸阀毛坯(2)不同侧面的轴线，并根据所述轴线求取所述闸阀毛坯(2)的当前装夹中心点坐标及当前欧拉角值；所述控制系统(8)获取预存的标准品的标准装夹中心点坐标与标准欧拉角值，并将其与所述闸阀毛坯(2)的当前装夹中心点坐标及当前欧拉角值作比较，得到位姿偏移值，并将其发送至所述机器人本体(6)；所述机器人本体(6)根据所述位姿偏移值，对其抓取的闸阀毛坯(2)进行装夹位置找正，并将位置找正后的闸阀毛坯(2)移送至上料装置(9)；上料装置(9)，其上设有液压夹紧装置(91)，所述液压夹紧装置(91)用于对放置在上料装置(9)上的闸阀毛坯(2)进行夹紧。2.根据权利要求1所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，其特征在于，还包括用于存放闸阀毛坯(2)的取料装置(11)，所述取料装置(11)中设有至少一个挂架(1)和至少一个取料位(3)，在驱动机构的驱动下，所述挂架(1)带动不同的闸阀毛坯(2)依次到达所述取料位(3)。3.根据权利要求2所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，其特征在于，所述取料装置(11)的取料位(3)处设有扶正装置(4)，所述扶正装置(4)用于对到达所述取料位(3)的闸阀毛坯(2)进行粗定位。4.根据权利要求1所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，其特征在于，所述3D视觉系统(7)对被抓取的闸阀毛坯(2)进行5个视图面的扫描，得到5个视图面的三维点云数据，所述5个视图三维点云数据用于生成闸阀三维点云立体模型。5.根据权利要求1所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，其特征在于，所述控制系统(8)采用数字测绘方式得到三维点云立体模型中所述闸阀毛坯(2)两个以上侧面的轴线。6.根据权利要求5所述的闸阀毛坯无接触式自找正装夹系统，其特征在于，所述机器人夹爪装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵宣忠，林深，
申请(专利权)人：苏州名匠阀门设备有限公司，
类型：发明
国别省市：