钢包热修系统的制作方法

1.本实用新型属于冶金领域，特别是涉及一种钢包热修系统。


背景技术：

2.在钢铁冶金工艺中，钢包需要定期在连铸浇铸结束后进行热修，完成滑动水口清理、下水口更换等工作，以维持钢包的工作状态。目前，该项工作主要由人工现场操作完成，人工操作时，由于操作环境恶劣，导致险源较多、劳动风险大、劳动强度大。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种钢包热修系统，用于解决现有技术中人工完成钢包热修导致危险性高等问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种钢包热修系统，包括：用于钢包热修的机器人，用于对钢包热修时机器人的设备装卸姿态信息进行存储的存储模块，用于进行图像采集的感知模块，用于根据所述感知模块采集图像的处理结果以控制机器人动作的处理模块，以及用于放置末端执行器和钢包热修零部件的设备存储库；所述感知模块与所述处理模块信号连接，所述处理模块分别与所述存储模块和机器人连接。
5.进一步地，所述感知模块通过对应的末端执行器安装在所述机器人上；或所述钢包热修零部件通过对应的末端执行器安装在所述机器人上。
6.进一步地，所述设备存放库内包括用于放置末端执行器的执行机构存放区域和用于放置钢包热修零部件的零件存放区域，所述零件存放区域内设置有多个用于放置钢包热修零部件的存放架。
7.进一步地，所述存放架上设置有用于钢包热修零部件放置的放置位，所述放置位上设置有对应钢包热修零部件的唯一标识码，以供所述感知模块识别。
8.进一步地，所述处理模块包括用于机器人和感知模块建立手眼关系的第一处理单元，用于对所述感知模块采集的图像进行识别处理的第二处理单元以及用于根据所述第二处理单元的处理结果在所述存储模块内调用对应设备装卸姿态信息的第三处理单元，所述第三处理单元还用于根据所述设备装卸姿态信息控制所述机器人动作；所述第一处理单元与所述感知模块通信，所述第二处理单元分别与所述第一处理单元和第三处理单元连接，所述第三处理单元分别与所述存储模块和机器人连接。
9.进一步地，所述处理模块上连接有无线通信模块，所述感知模块通过所述无线通信模块与所述处理模块通信。
10.进一步地，所述钢包热修系统还包括用于机器人移动的轨道，所述轨道设置于钢包和所述设备存放库之间，所述轨道旁设置有用于机器人手眼标定时使用的棋盘格。
11.进一步地，所述感知模块包括激光相机。
12.进一步地，所述钢包热修零部件包括滑板、下水口以及用于对滑动水口进行清理的吹氧管。
13.进一步地，所述存储模块为存储器，所述处理模块包括处理器。
14.如上所述，本实用新型的钢包热修系统，具有以下有益效果：
15.本方案中，感知模块对目标场景进行图像采集，然后将采集的图像发送给处理模块，处理模块对图像进行识别处理，以匹配存储模块中存储的设备装卸姿态信息，并根据匹配的设备装卸姿态信息控制机器人进行目标场景的钢包热修操作。
16.整个操作过程，通过机器人、感知模块、处理模块等配合实现，无需人工进行钢包热修，避免了人工操作而导致的危险。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例中钢包热修系统的结构框图。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
20.如图1所示，本实施例提供了一种钢包热修系统，包括：用于钢包热修的机器人12，用于对钢包热修时机器人12的设备装卸姿态信息进行存储的存储模块13，用于进行图像采集的感知模块10，用于根据所述感知模块10采集图像的处理结果以控制机器人12动作的处理模块11，以及用于放置末端执行器和钢包热修零部件的设备存储库；感知模块10与所述处理模块11信号连接，处理模块11分别与所述存储模块13和机器人12连接。
21.具体地，存储模块13为存储器，感知模块10对目标场景进行图像采集，然后将采集的图像发送给处理模块11，处理模块11对图像进行识别处理，以匹配存储模块13中存储的设备装卸姿态信息，并根据匹配的设备装卸姿态信息控制机器人12进行目标场景的钢包热修操作。目标场景可以是钢包上的滑动水口、下水口和滑板等，具体根据钢包热修工艺流程的要求进行。
22.在一实施例中，所述感知模块10通过对应的末端执行器安装在所述机器人12上；或所述钢包热修零部件通过对应的末端执行器安装在所述机器人12上。
23.将感知模块10安装在机器人12上，使得感知模块10随机器人12动作，并前往目标场景，进行图像采集。当需要进行钢包热修时，例如，需要清理滑动水口时，机器人12根据设备装卸姿态信息前往设备存放库，先取出并安装对应的末端执行器，然后取出吹氧管，安装在末端执行器上，使得吹氧管与机器人12固定，之后，机器人12按照设备装卸姿态信息前往滑动水口，通过吹氧管进行滑动水口的清理。
24.具体地，设备装卸姿态信息包括工作人员操作示教再现机器人12在不同目标场景
下钢包热修时的轨迹和姿态。即示教再现机器人12更换各类末端执行器，记录的更换姿态和轨迹信息，以及示教机器人12装卸钢包热修零部件，记录装卸的姿态和轨迹信息。
25.示教再现机器人12中的示教再现，是一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人12。示教编程指由人工导引机器人12末端执行器(安装于机器人12关节结构末端的夹持器、工具等)，或由人工操作导引机械模拟装置，来使机器人12完成预期的动作。作业程序(任务程序)为一组运动及辅助功能指令，用以确定机器人12特定的预期作业，这类程序通常由用户编制。由于此类机器人12的编程通过实时在线示教程序来实现，而机器人12本身凭记忆操作，故能不断重复再现。
26.在一实施例中，设备存放库内包括用于放置末端执行器的执行机构存放区域和用于放置钢包热修零部件的零件存放区域，零件存放区域内设置有多个用于放置钢包热修零部件的存放架。
27.具体地，将钢包热修零部件分类放入存放架，将存放架安装在固定位置，以便于机器人12遵循设备装卸姿态信息前往对应位置取热修零部件。
28.在一实施例中，所述存放架上设置有用于钢包热修零部件放置的放置位，所述放置位上设置有对应钢包热修零部件的唯一标识码，以供所述感知模块10识别。
29.存放架上设置唯一标识码，以便于机器人12前往后，通过感知模块10快速识别对应钢包热修零部件。唯一标识码可以为二维码。
30.在一实施例中，所述处理模块11包括用于机器人12和感知模块10建立手眼关系的第一处理单元，用于对所述感知模块10采集的图像进行识别处理的第二处理单元，用于根据所述第二处理单元的处理结果在所述存储模块13内调用对应设备装卸姿态信息的第三处理单元，所述第三处理单元还用于根据所述设备装卸姿态信息控制机器人12动作；所述第一处理单元与所述感知模块10通信，所述第二处理单元分别与所述第一处理单元和第三处理单元连接，所述第三处理单元与所述存储模块13和机器人12连接。
31.第一处理单元用于进行机器人12与感知模块10的手眼标定。
32.具体地，手眼标定主要是为了获得相机和机械手臂之间的坐标转换关系。手眼标定具有两种方式：第一种是眼在手方式，即将感知模块10固定在机器人12上，使感知模块10跟随机器人12移动；第二种是眼在外方式，即机器人12与感知模块10分离，感知模块10固定，机器人12移动。本实施例中选择第一种方式。
33.在一实施例中，感知模块10包括激光相机，激光相机通过末端执行器与机器人12固定。
34.手眼标定时，控制机器人12移动，标定板(棋盘格)固定放在机械手之外，在这种情况下，我们需要找到相机坐标系到机器人12坐标系之间的坐标转换关系。然后通过第一处理单元，按照现有的坐标转换公式，进行坐标转换的计算。
35.第二处理单元用于通过现有的图像识别技术(例如：基于神经网络的图像识别技术、基于非线性降维的图像识别技术)，对感知模块10采集的图像进行识别处理，生成识别结果。
36.在一实施例中，第二处理单元通过pfh算法(点特征直方图)、vfh算法(向量场直方图算法)等进行特征提取，然后通过点云分割算法进行三维点云图的分割，以获得目标场景的姿态信息。将目标场景的姿态信息与存储模块13中的设备装卸姿态信息进行匹配，以获
取对应的姿态信息和轨迹信息。
37.第三处理单元用于根据识别结果，匹配对应的设备装卸姿态信息，并控制机器人12根据设备装卸姿态信息进行钢包热修处理。
38.在一实施例中，第三处理单元通过欧式距离计算公式，以将感知模块10采集的图像与存储模块13内对应设备装卸姿态信息进行比较，以匹配对应地设备装卸姿态信息。或通过差分矩阵求和与均值来匹配感知模块10采集的图像与设备装卸姿态信息进行匹配。
39.在本实施例中，第一处理单元、第二处理单元第三处理单元均可采用处理器如cpu、单片机等实现前述坐标变换及图像识别的计算过程，得到相应的控制指令。
40.在一实施例中，所述处理模块11上连接有无线通信模块，所述感知模块10通过所述无线通信模块与所述处理模块11通信。
41.值得说明的是，感知模块10是用于安装在机器人12上的，为了避免机器人12动作影响感知模块10与处理模块11之间连接的线缆，本实施例中选择无线通信模块实现感知模块10与处理模块11之间的通信。具体地，感知模块10与处理模块11之间可以通过wifi通信。
42.在一实施例中，所述钢包热修系统还包括用于机器人12移动的轨道，所述轨道设置于钢包和所述设备存放库之间，棋盘格设置在轨道旁。
43.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。