一种机器人自动寻带头贴标签控制方法
阅读说明：本技术 一种机器人自动寻带头贴标签控制方法 (Robot automatic tape searching and labeling control method ) 是由 史素红 魏武 张志雷 陈绍林 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种机器人自动寻带头贴标签控制方法,所述方法如下：步序1、标签吸取,步序2、钢卷内圈状态判定,步序3、钢卷内圈带头检测,步序4、标签粘贴。判断寻找出钢卷内圈带头位置位置后,则机械手下压进行贴标签作业。该方法通过机器人自动寻找并将标签粘贴在成品钢卷内圈带头位置,下游用户加工时切除带标签带头部分不超过30厘米,提高了资源利用率,有利于成本控制。(The invention relates to a robot automatic tape searching and labeling control method, which comprises the following steps: step 1, label absorption, step 2, steel coil inner ring state judgment, step 3, steel coil inner ring belt head detection, and step 4, label adhesion. And after the position of the head of the inner ring of the steel coil is found, the manipulator presses downwards to carry out labeling operation. The method automatically searches and sticks the label at the tape head position of the inner ring of the finished steel coil through the robot, and the part with the label tape head is cut by a downstream user during processing and is not more than 30 cm, so that the resource utilization rate is improved, and the cost control is facilitated.)
技术领域
本发明涉及一种机器人自动寻带头贴标签控制方法，属于现代钢铁冶金行业机器人控制领域。
背景技术
钢铁冶金行业冷轧机组产品范围主要包括镀锡卷、镀(铝)锌卷、汽车和家电行业用酸洗高强钢卷，产品厚度范围0.18-8.0mm,宽度范围800mm-1630mm，强度最高为980MPa。成品钢卷从卷取机下线后通过钢卷小车或步进梁运送到指定工位，经过打捆、称重、贴标签作业后，行车吊走到包装工位进行包装后外发下游用户。
现有技术在称重鞍座工位配置有贴标签机来对成品钢卷进行贴标签作业，贴标签机一般采用6轴机器人作业，在机器人第六轴法兰盘安装贴标头。钢卷到了称重贴标工位,称重完成后,贴标机自动打印钢卷信息,贴标头吸取打印好钢卷重量等信息的标签,机器人控制系统带动贴标头按一定轨迹行走,将标签贴在钢卷外圈固定位置。
但现有技术中标签粘贴在钢卷外圈固定位置，下游用户加工时还要将外圈带有标签的钢卷切除，因成品钢卷卷径不同一般切除2-3米，最长近6米，随着下游用户成本意识不断提高，对成品钢卷标签粘贴位置提出了严格要求，即标签必须紧靠内圈带头位置粘贴，以实现钢卷的最大利用率，避免钢卷外圈带钢头切除浪费。因冷轧钢卷卷形较复杂，尤其高厚高强钢卷形不规则较常见，主要是内圈塔形、溢出边较多，包括焊缝的小卷还要经过炸卷，卷形更加不规则，层间松卷，大圈套小圈等。尤其是内圈带头位置不固定，360度每个角度都有可能。因此，急需一种紧靠钢卷内圈带头部位进行贴标签的方法。
检索到申请公布号CN106219002A一种医用采血管自动贴标签机器人，该技术属医用行业采血管自动贴标签，主要包括挂架输送机构和周转贴标签机构，能够利用链式挂架将采血管自动输送到指定位置，然后通过曲柄推杆机构将采血管准确的推入行星轮中间的夹槽中，再利用行星轮的自转和公转，配合护板完成标签的自动滚贴及采血管的转位动作，最后夹槽释放采血管，完成标签的粘贴工作。
检索到申请公布号CN206224892U一种用于教学的自动装配生产线，该技术公开了一种用于教学的自动装配生产线，包括：工作台、设置在所述工作台上的组装流水线和载具回流线，所述组装流水线上安装有载具；所述工作台一侧安装有拧螺丝机器人、组装机器人、贴标签机器人、拆标签机器人和拆卸机器人，每个机器人前方的工作台上都设置有阻挡及定位机构，所述工作台的前端和后端分别安装有载具抓取机构和载具推送机构；所述工作台的另一侧安装有5个控制装置，每个控制装置控制一个机器人。本技术方案采用机器人应用市场的主流品牌，通过组合各种不同功能的机器人，完成整线自动化的实训内容，提升机器人实训项目的深度和广度。上述2项公开文献所要解决的问题与本技术完全不一样，其解决问题的角度及出发点，乃至技术方案和效果与本技术完全不同。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种机器人自动寻带头贴标签控制方法，针对现有成品钢卷外圈贴标签不能满足下游用户要求，同时钢卷内圈带头及形状又十分复杂的现状，本技术发明人通过大量的现场研究、反复实验论证后，提出了一种机器人自动寻带头贴标签控制方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种机器人自动寻带头贴标签控制方法，还包括如下步骤：
步序1、标签吸取。成品钢卷到达贴标签工位后，贴标签机启动标签机器人自动贴标签流程，机器人通过第六轴法兰盘上的贴标头组件将打印好的当前成品钢卷的标签吸取，并控制机械手运动到钢卷侧面。
步序2、钢卷内圈状态判定。通过机械手第六轴上的两只激光测距仪同时对成品钢卷外圈进行检测，判定钢卷是否内圈抽芯，若有抽芯则发出报警信息，机械手停止作业；若没有抽芯，则机械手根据检测的钢卷卷径大小，计算出钢卷圆心点，机械手插入成品钢卷内圈圆心位置。
步序3、钢卷内圈带头检测。在成品钢卷内圈空间内以机器手关节点为圆心作绕轴运动，一边旋转一边找钢卷内圈带头位置。
步序4、标签粘贴。判断寻找出钢卷内圈带头位置位置后，则机械手下压进行贴标签作业。
进一步,所述步序2中，在机器手以关节点为圆心作绕轴运动过程中，安装在机械手上的两只激光测量传感器同步检测带头位置，通过循环周期测量差值比对方法，找出当前带钢厚度突变点位置；
进一步,所述循环周期测量差值比对方法是根据厚度突变点与带钢厚度比较，判断出是否带头贴标位置。具体检测分析处理方法:将两只激光测距仪的测量值进行存储记忆,按照扫描顺序依次存储5个数据,如第一组数据包括L0、L1、L2、L3、L4；第二组数据包括L1、L2、L3、L4、L5，随着扫描刷新，最新一组数据总是采取先进先出方式对其进行覆盖，第i组数据为Li-1，Li，Li+1，Li+2，Li+3，确保采样周期内的5个数据实时更新，在同一个周期内对采样周期内的5个数据之间进行循环差值比较,若两只激光测距仪的计算差值均在厚度比对值之内，则继续下一个周期扫描及处理；若两只激光测距仪的计算差值均超出厚度比对值,则筛选出峰值突变点,即为所在带头位置点，触发机械手实时下压进行贴标签动作。
第i个扫描周期，第1只测距仪检测扫描的5个点分别存储为L1i-1，L1i，L1i+1，L1i+2，L1i+3；
进一步所述循环差值计算如下：
A1i＝|L1i-1-L1i|；A1i+1＝|L1i-1-L1i+1|；A1i+2＝|L1i-1-L1i+2|；A1i+3＝|L1i-1-L1i+3|；
B1i＝|L1i-L1i+1|；B1i+1＝|L1i-L1i+2|；B1i+2＝|L1i-L1i+3|；
C1i＝|L1i+1-L1i+2|；C1i+1＝|L1i+1-L1i+3|；
D1i＝|L1i+2-L1i+3|；
第i个扫描周期，第2只测距仪检测扫描的5个点分别存储为L2i-1，L2i，L2i+1，L2i+2，L2i+3；计算如下差值绝对值：
A2i＝|L2i-1-L2i|；A2i+1＝|L2i-1-L2i+1|；A2i+2＝|L2i-1-L2i+2|；A2i+3＝|L2i-1-L2i+3|；
B2i＝|L2i-L2i+1|；B2i+1＝|L2i-L2i+2|；B2i+2＝|L2i-L2i+3|；
C2i＝|L2i+1-L2i+2|；C2i+1＝|L2i+1-L2i+3|；
D2i＝|L2i+2-L2i+3|。
进一步，步序3中厚度突变点与带钢厚度关系，需满足检出的测量计算差值≧带钢厚度值；
具体为：
(A1i或A1i+1或A1i+2或A1i+3)≧带钢厚度且(A2i或A2i+1或A2i+2或A2i+3)≧带钢厚度；
或(B1i或B1i+1或B1i+2)≧带钢厚度且(B2i或B2i+1或B2i+2)≧带钢厚度；
或(C1i或C1i+1)≧带钢厚度且(C2i或C2i+1)≧带钢厚度；
或D1i≧带钢厚度且D2i≧带钢厚度。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)由于钢卷带头部位仅位于钢卷内圈一个线性区域，且内圈具有非圆特性，尤其是钢种超厚，强度越高时，非正圆特性更明显，对激光测距仪数值判断形成了一定的干扰；2)本发明技术钢卷内圈带头检测采用循环周期测量+差值比对方法，采取机械臂绕轴匀速360°转动,边转动边检测,对检测出的数值进行一定分析处理，确保厚度范围自0.18-8.0mm带头均被可靠检测出在实际应用中，钢卷内圈带头位置识别率达到98％以上；3)本发明技术通过机器人自动寻找并将标签粘贴在成品钢卷内圈带头位置，下游用户加工时切除带标签带头部分不超过30厘米，提高了资源利用率，有利于成本控制；4)本发明技术采用两只激光测距仪同时进行检测，通过对两只激光测距仪检测数据的对比与效验，有效提高了检测效率与精度；5)本发明技术在标签粘贴前，首先进行钢卷内圈是否抽芯检测，若有抽芯则发出报警信息，若没有抽芯，则机械手根据检测的钢卷卷径大小计算出钢卷圆心点，机械手插入进行钢卷内圈带头自动寻找检测后再进行标签粘贴。其有效提升机器人自动贴标签作业的安全性与成功率，杜绝了因钢卷内圈抽芯等原因导致的机器人手臂损坏及设备事故发生。
附图说明
图1本技术所述自动寻带头贴标签控制方法结构示意图；
图2本技术所述方法应用示意图；
图3本技术所述方法控制流程图；
图中：1-第六轴法兰盘，2-激光测距仪，3-成品钢卷，4-钢卷内圈带头，5-贴标头组件。
具体实施方式
：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1-3，一种机器人自动寻带头贴标签控制方法，包括在机械手第六轴法兰盘1安装的贴标头组件5中配置两只高精度激光测距仪2，以成品钢卷3内圈中心点为圆心,将机械手设计成绕轴旋转运动，这样两只激光测距仪2运行轨迹与钢卷内圈弧度相平行,确保了检测基准一致。在作业过程中，两只激光测距仪2同时进行检测，首先检测成品钢卷3是否内圈抽芯，若有抽芯则发出报警信息，机械手停止作业；若没有抽芯，则机械手根据检测的钢卷卷径大小，计算出钢卷圆心点，机械手伸入成品钢卷3内圈圆心，机械手以圆心为中心点作绕轴旋转动作，带动第6轴工具夹具上的两只激光测距仪2沿与钢卷内圈相平行的路线进行钢卷内圈带头4的检测。当检测到钢卷内圈带头4之后，贴标头组件5下压，粘贴标签。
实施例2：
参见图1-3，一种机器人自动寻带头贴标签控制方法，包括如下步骤：
步序1、标签吸取。成品钢卷到达贴标签工位后，贴标签机启动标签机器人自动贴标签流程，机器人通过第六轴法兰盘上的贴标头组件将打印好的当前成品钢卷的标签吸取，并控制机械手运动到钢卷侧面。
步序2、钢卷内圈状态判定。通过机械手第六轴上的两只激光测距仪同时对成品钢卷外圈进行检测，判定钢卷是否内圈抽芯，若有抽芯则发出报警信息，机械手停止作业；若没有抽芯，则机械手根据检测的钢卷卷径大小，计算出钢卷圆心点，机械手插入成品钢卷内圈圆心位置。
步序3、钢卷内圈带头检测。在成品钢卷内圈空间内以机器手关节点为圆心作绕轴运动，一边旋转一边找钢卷内圈带头位置。
步序4、标签粘贴。判断寻找出钢卷内圈带头位置位置后，则机械手下压进行贴标签作业。
所述步序2中，在机器手以关节点为圆心作绕轴运动过程中，安装在机械手上的两只激光测量传感器同步检测带头位置，通过循环周期测量差值比对方法，找出当前带钢厚度突变点位置；
所述循环周期测量差值比对方法是根据厚度突变点与带钢厚度比较，判断出是否带头贴标位置。具体检测分析处理方法:将两只激光测距仪的测量值进行存储记忆,按照扫描顺序依次存储5个数据,如第一组数据包括L0、L1、L2、L3、L4；第二组数据包括L1、L2、L3、L4、L5，随着扫描刷新，最新一组数据总是采取先进先出方式对其进行覆盖，第i组数据为Li-1，Li，Li+1，Li+2，Li+3，确保采样周期内的5个数据实时更新，在同一个周期内对采样周期内的5个数据之间进行循环差值比较,若两只激光测距仪的计算差值均在厚度比对值之内，则继续下一个周期扫描及处理；若两只激光测距仪的计算差值均超出厚度比对值,则筛选出峰值突变点,即为所在带头位置点，触发机械手实时下压进行贴标签动作。
第i个扫描周期，第1只测距仪检测扫描的5个点分别存储为L1i-1，L1i，L1i+1，L1i+2，L1i+3；
所述循环差值计算如下：
A1i＝|L1i-1-L1i|；A1i+1＝|L1i-1-L1i+1|；A1i+2＝|L1i-1-L1i+2|；A1i+3＝|L1i-1-L1i+3|；
B1i＝|L1i-L1i+1|；B1i+1＝|L1i-L1i+2|；B1i+2＝|L1i-L1i+3|；
C1i＝|L1i+1-L1i+2|；C1i+1＝|L1i+1-L1i+3|；
D1i＝|L1i+2-L1i+3|；
第i个扫描周期，第2只测距仪检测扫描的5个点分别存储为L2i-1，L2i，L2i+1，L2i+2，L2i+3；计算如下差值绝对值：
A2i＝|L2i-1-L2i|；A2i+1＝|L2i-1-L2i+1|；A2i+2＝|L2i-1-L2i+2|；A2i+3＝|L2i-1-L2i+3|；
B2i＝|L2i-L2i+1|；B2i+1＝|L2i-L2i+2|；B2i+2＝|L2i-L2i+3|；
C2i＝|L2i+1-L2i+2|；C2i+1＝|L2i+1-L2i+3|；
D2i＝|L2i+2-L2i+3|。
步序3中厚度突变点与带钢厚度关系，需满足检出的测量计算差值≧带钢厚度值；
具体为：
(A1i或A1i+1或A1i+2或A1i+3)≧带钢厚度且(A2i或A2i+1或A2i+2或A2i+3)≧带钢厚度；
或(B1i或B1i+1或B1i+2)≧带钢厚度且(B2i或B2i+1或B2i+2)≧带钢厚度；
或(C1i或C1i+1)≧带钢厚度且(C2i或C2i+1)≧带钢厚度；
或D1i≧带钢厚度且D2i≧带钢厚度。
应用实施例：
以内径为610mm冷轧酸洗成品钢卷为例，一种机器人自动寻带头贴标签控制方法，还包括如下步骤：
步序S1、标签吸取。成品钢卷3到达贴标签工位后，贴标签机启动标签机器人自动贴标签流程，机器人通过第六轴法兰盘1上的贴标头组件将打印好的当前成品钢卷的标签吸取，并控制机械手运动到成品钢卷3的侧面。
步序S2、钢卷内圈状态判定。通过机械手第六轴上的两只激光测距仪2同时对成品钢卷3外圈进行检测，判定钢卷是否内圈抽芯，若有抽芯则发出报警信息，机械手停止作业；若没有抽芯，则机械手根据检测的钢卷卷径大小，计算出钢卷圆心点，机械手插入成品钢卷3的内圈圆心位置。机器手以关节点为圆心作绕轴运动过程中，安装在机械手上的两只激光测距仪2同步检测钢卷内圈带头4位置，通过循环周期测量差值比对方法，找出当前带钢厚度突变点位置。其中，循环周期测量差值比对方法是根据厚度突变点与带钢厚度比较，判断出是否带头贴标位置。具体检测分析处理方法:将两只激光测距仪2的测量值进行存储记忆,按照扫描顺序依次存储5个数据,如第一组数据包括L0、L1、L2、L3、L4；第二组数据包括L1、L2、L3、L4、L5，随着扫描刷新，最新一组数据总是采取先进先出方式对其进行覆盖，第i组数据为Li-1，Li，Li+1，Li+2，Li+3，确保采样周期内的5个数据实时更新，在同一个周期内对采样周期内的5个数据之间进行循环差值比较,若两只激光测距仪的计算差值均在厚度比对值之内，则继续下一个周期扫描及处理；若两只激光测距仪的计算差值均超出厚度比对值,则筛选出峰值突变点,即为所在钢卷内圈带头4位置点，触发机械手实时下压进行贴标签动作。
其中，第i个扫描周期，第1只测距仪检测扫描的5个点分别存储为L1i-1，L1i，L1i+1，L1i+2，L1i+3；
其中，循环差值计算如下：
A1i＝|L1i-1-L1i|；A1i+1＝|L1i-1-L1i+1|；A1i+2＝|L1i-1-L1i+2|；A1i+3＝|L1i-1-L1i+3|；
B1i＝|L1i-L1i+1|；B1i+1＝|L1i-L1i+2|；B1i+2＝|L1i-L1i+3|；
C1i＝|L1i+1-L1i+2|；C1i+1＝|L1i+1-L1i+3|；
D1i＝|L1i+2-L1i+3|；
第i个扫描周期，第2只测距仪检测扫描的5个点分别存储为L2i-1，L2i，L2i+1，L2i+2，L2i+3；计算如下差值绝对值：
A2i＝|L2i-1-L2i|；A2i+1＝|L2i-1-L2i+1|；A2i+2＝|L2i-1-L2i+2|；A2i+3＝|L2i-1-L2i+3|；
B2i＝|L2i-L2i+1|；B2i+1＝|L2i-L2i+2|；B2i+2＝|L2i-L2i+3|；
C2i＝|L2i+1-L2i+2|；C2i+1＝|L2i+1-L2i+3|；
D2i＝|L2i+2-L2i+3|；
步序S3、钢卷内圈带头检测。在内圈Φ610mm空间内以机器手关节点为圆心作绕轴运动，一边旋转一边依据厚度突变点与带钢厚度关系，找钢卷内圈带头4位置。需满足：
检出的测量计算差值≧带钢厚度值；
具体表述如下：
(A1i或A1i+1或A1i+2或A1i+3)≧带钢厚度且(A2i或A2i+1或A2i+2或A2i+3)≧带钢厚度；
或(B1i或B1i+1或B1i+2)≧带钢厚度且(B2i或B2i+1或B2i+2)≧带钢厚度；
或(C1i或C1i+1)≧带钢厚度且(C2i或C2i+1)≧带钢厚度；
或D1i≧带钢厚度且D2i≧带钢厚度；
如第1只测距仪第3个扫描周期，检测扫描的5个点分别存储为265mm、266mm、267mm、268.6m、271mm；
第2只测距仪第3个扫描周期，检测扫描的5个点分别存储为265.2mm、266mm、267.3mm、268.6m、271mm；
经过计算A16＝6mm；A26＝5.8mm，当前钢卷厚度为4mm，A14>4且A24>4，则当前带头找出。
步序S4、标签粘贴。判断寻找出钢卷内圈带头4位置位置后，则机械手下压通过贴标头组件5进行贴标签作业，完成后机械手退出返回原始位置待机。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
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