[发明专利]自动贴标系统中机器人摆放位置的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间位置优化方法，尤其是针对利用机器人对成捆钢筋端面进行自动贴标的机器人摆放位置的优化方法。

背景技术

当前钢铁厂中完成成捆钢筋端面贴标的工作主要是依靠人工，在部分钢铁企业中正在逐步采用自动贴标系统，实现了利用机器人对成捆钢筋端面进行自动贴标。在基于视觉的成捆钢筋端面自动贴标系统中，机器人的安装位置不仅影响着整体的贴标性能，还直接制约了贴标的效率，因此，对机器人的空间位置进行优化是十分重要的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种自动贴标系统中机器人摆放位置的优化方法，采用基于视觉的成捆钢筋自动贴标系统的进行自动贴标，对工业机器人的空间位置进行优化，以提高总体的贴标效率，具体的方法如下：

首先，利用机器人运动学的理论知识，建立工业机器人运动学坐标系以及在钢筋捆端面上建立固定坐标系，利用工业机器人各连杆参数求取工业机器人各连杆坐标系之间的变换矩阵，并利用变换矩阵建立工业机器人的运动学方程。

然后，利用工业机器人的运动学方程求取解析逆解，得到工业机器人的末端位姿与各关节转角之间的数学表达式，并利用这些表达式求出工业机器人末端在取标及贴标时各关节转角的数学表达式。利用该数学表达式求取工业机器人在贴标和取标过程中各关节转角的变化值，并对该变化值进行求和，得出每根钢筋在贴标过程中工业机器人各关节的转角之和的数学表达式，进而再对这些表达式进行求和得出整捆钢筋在贴标时工业机器人关节的总转角。

最后，将总转角作为优化的目标函数，利用优化算法对工业机器人的摆放位置在安全的范围内进行优化，求出工业机器人摆放的最优位置，使得工业机器人在贴标时各关节的总转角的值最小。

本发明针对基于视觉成捆钢筋端面自动贴标系统中工业机器人的摆放位置问题提出了一种优化方法，求解出工业机器人的最佳空间位置，缩短了工业机器人贴标的时间，提高了贴标的效率，为基于视觉成捆钢筋端面自动贴标系统中工业机器人的放置提供了理论性的指导。

附图说明

图1是本发明方法采用的自动贴标系统的结构简图；

图2是本发明方法采用的自动贴标系统的坐标系；

图3是本发明方法粒子群计算的适应度曲线图。

具体实施例

本发明适用于图1所示的基于视觉的成捆钢筋自动贴标系统，整套装置包括正负压供压装置1、机器视觉装置2、供标装置3、自动贴标装置4。

其主要的贴标过程是：首先自动贴标装置4中的工业机器人移动使安装其末端的真空吸盘移动到在标签打印机上已打印好的不干胶标签的正上方，然后工业机器人垂直向下移动，使真空吸盘与标签接触并利用正负压供压装置1产生的负压吸紧标签。吸紧标签后工业机器人末端的真空吸盘带着标签垂直远离标签打印机一段距离后快速移向成捆钢筋端面的正前方，并使标签正中心与待贴标的钢筋中心重合。工业机器人的末端沿直线靠近钢筋端面，使标签与钢筋端面接触并压紧使标签黏贴到指定的钢筋端面上。之后供压装置1提供一种正气压，正气压通过真空吸盘作用在标签上，使标签粘牢。最后工业机器人再沿直线远离钢筋端面，远离一段距离后以最快速度返回到标签打印机的正上方，取下一张标签。

在整个贴标系统中，钢筋捆的端面经过整理工位的整理，各个钢筋的端面能基本上保持平齐，整理后，钢筋捆依靠输送链进行水平上料，在理想状况下，钢筋捆的端面是平齐的。为便于求解，可对在理想状态下的钢筋捆进行分析，并在此基础上求解出机器人的最佳位置。

令理想状态下的钢筋端面作为X_u-Y_u平面，以理想状态下的钢筋捆圆心为原点，钢筋支撑架水平放置，水平方向为X_u轴向右为正，竖直方向为Y_u轴向上为正，并以此建立用户坐标系。以机器人底座圆心为原点，机器人的X₀轴垂直于钢筋捆的方向水平布置向左为正，机器人的Z₀轴竖直向上为正，并以此建立机器人坐标系如图2所示。

钢厂生产的钢筋最常见的直径是30-50mm，这里选择产量较大的直径为50mm的钢筋且如图2所示理想摆放作为机器人摆放位置优化设计的基础。理想状态下可求得各钢筋中心点在基础坐标系下的坐标，具体的坐标值如表1所示。

表1 钢筋端面中心坐标