[发明专利]基于三维扫描的包带机非接触式自动示教方法及系统装置

说明书

一种基于三维扫描技术的包带机自动示教方法及系统装置，利用实时三维扫描方式，通过三维扫描获取包带头所处位置的线圈三维模型，计算获取形心线，根据形心线走向，调整包带头位置和姿态，并控制伺服系统/机械臂自动行走，自动完成整个线圈的示教过程。本发明利用实时三维扫描技术，自动完成整个线圈的示教过程，自动示教系统集成高性能计算模块和实时三维扫描组件，体积小巧，拆装简单快捷，示教效率高，一致性好。

技术领域

本发明涉及到一种包带机的作业方法及其系统装置，尤其是指一种包带机自动示教方法及系统装置，主要用于包带机包带作业时的示教中使用，属于智能控制技术领域。

背景技术：

线圈作为电机的基础部件，为了保证电机线圈导线的绝缘，一般都会在线圈导线外包裹一层绝缘带；现在的线圈导线绝缘带的包扎都是通过包带机来完成。为了满足绝缘带和线圈紧密、平整的结合，要求包带机包带时包带盘中心随时与线圈中心线上的点重合，同时要求包带盘平面和线圈中心线时时垂直。由于线圈的中心线是一个空间曲线，所以包带过程中需要不断调整包带盘的空间位置和姿态。包带机系统需要解决的一个关键问题是如何获得线圈的形状，即如何获得线圈中心线的空间轨迹，通常采用的方法是示教。示教学习是机器运动技能获取的一种高效手段，只是目前的示教主要是通过人工来完成的，人工示教是通过示教工人肉眼观察，调整包带头位置和姿态，使线圈处于包带头中心并保证带盘垂直于线圈中心线，优点：成本低，便于针对不同的线圈进行包带头位置和姿态补偿，缺点：效率低，示教质量取决于工人素质、熟练程度，视力，工作状态等因素的总和影响，一致性差。近来也出现有自动示教的设备，但现有自动示教主要采用接触式示教，使用带位移传感器的夹具靠在线圈截面的四个边上，包带头运动时，传感器数值自动进行对中和垂直姿态调整，其优点是示教效率高，示教结果一致性好，而不足是每次示教之前要安装、调试夹具，示教完成后需要拆除，过程复杂，技术要求较高；并且对于小型线圈，截面积小，要保证4个传感器能够完全接触线圈有难度，因此接触式示教有局限性，很有必要对此加以改进。

通过专利检索，没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN200910252159.1，名称为“多包带头包带机” 的发明专利。该专利公开了一种用于电动机或风力发电机定子线圈绝缘带自动包扎的包带机，包括底座、机架、包扎单元、控制系统、驱动系统和线圈夹紧装置，其中，机架安装在底座上，包扎单元安装在机架上，驱动系统用于在控制系统的控制下驱动机架以带着包扎单元沿着线圈的轨迹运动，并且包扎单元同时对线圈进行绝缘带包扎。在该专利的说明书中公开了一种示教的描述，“对于第一个线圈，所述驱动系统在控制系统的控制下驱动机架以带着包带头沿着线圈轨迹运动进行示教，以确定包扎路径；然后包带头沿着示教出的包扎路径对线圈进行绝缘带包扎。在此，示教出的包扎路径数据可存储在控制系统的硬盘上或者通过USB接口存储在外部的移动硬盘上。由此，对于相同的线圈，只需要对首个线圈进行示教，示教出的数据能够存储下来以备后用，与第一个线圈具有相同轮廓的其余线圈可直接采用该数据而无需再次示教”。

2、专利号为CN201120025081.2，名称为“包带头” 的实用新型专利。该专利公开了一种包带机的包带头，具体涉及一种发电机线棒包带机的包带头，其特征是，包含一带有开口的固定盘、设在所述固定盘一端侧面上的内圈，所述内圈里设有可滚动夹持线棒的滚轮，所述内圈外设有一可围绕其旋转的包带环，所述包带环的转速、旋转方向均可调，所述内圈、包带环上与固定盘位置对应处设有开口，所述包带环的一侧面上设有可安装包带盘的卡盘、可调整包带张紧力的张紧轮。本实用新型的包带头可以保证包带时条带具有恒张力，不拉伸，不拉断，张紧力可以在1kg-15kg内任意调整，满足不同条带材料的要求，层叠度可以控制在1/2、1/3和头尾相叠，保证了包带质量均匀。