烧结砖自动卸垛机器人关键技术分析

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1V页2．44工作台导轨副的选型．．．24j滚珠丝杠副的选型．．．．．．．．．．25本章小结．．．3卸垛机器人动态特性的有限元分析．．．3I有限元分析理论．．．32COMSOL软件模态分析功能简介．．3COMSOL有限元建模与处理．．31前处理，．．．．．．32求解域离散化．．．33求解器参数设定与求解．．34计算结果及分析．．341位姿1处模态分析结果．．．．342位姿2处模态分析结果．．3．43位姿3处模态分析结果．．．．．．．35本章小结．．．．．．．、．．、．．、4卸垛机器人视觉测量技术研究与实现．．4I图像传感器与结构光视

2、觉测量技术研究．41．1视觉测量方案．．．．．．412图像传感器与结构光视觉测量系统硬件设备选择42砖堆交叉堆层的图像识别与处理技术研究．．42．1砖堆高度图像识别与处理技术研究．422砖堆位置图像识别与处理技术研究．．．．43砖垛视觉测量实验分析，．5自动卸垛机器人视觉控制系统实现技术研究．．．5．1视觉控制系统结构与控制流程设计．，．52现场嵌入式控制器设计．，．j21手臂二维联动控制器．．．．．522分布式控制总线与通信设计．53图形定位控制算法设计与实现．54机器人的应用试验．结论．致谢．．．．．参考文献．船趴∞驸¨弘踮拍"∞∞四蛇“盯惦驰们船骗卯的跎∞蹁

3、{昌嘶盯∞阳¨碍孔西南科技大学硕士研究生学位论文第v页攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果西南科技大学硕士研究生学位论文第1页1绪论11课题来源及背景1I1课题来源本课题依托四川省科技厅项目支撑和四川资阳精工砖机厂与笔者所在的实验室合作开发的烧结砖自动卸垛机器人项目设计研发。12课题背景房屋建筑中一直大量使用砖块。在我国，大力发展新型墙体材料，限制粘土砖的生产和使用，实现节能、节土、利废、多功能等特点，是国家强力推行的墙材革新工作，已经取得很大成效“1。尤其在四川“抗震救灾，重建家园”中，新型墙体材料的生产和使用，得到迅猛发展，发挥了巨大作用。但我国在墙材装备

4、领域总体来说技术水平比较落后，生产效率低。在新型墙材整线综台自动化技术与系统领域。同国外先进技术相比，还存在着技术深度不够、集成能力不够、产品化程度不够，产业化能力不强等较大差距。国内墙材生产设备的落后，严重制约了新型墙材的发展。烧结砖以废弃矿物质、电厂粉媒灰和荒山页岩为原料，采用隧道窑炉焙烧技术生产“，，这种砖是受民众欢迎的新型墙体材料的主要品种，我国年产量己达数干亿块标砖。烧结砖生产工艺和装备已有长足进步，很多工序实现了机械化和自动化。但在成品砖卸载方面，仍然是传统的人工手动操作方式，即使是国外一些墙材生技术较先进的生产线，在成品砖卸载方面，也是手动操作方式多

5、于自动操作方式。园为从隧道窑出来的成品砖是分层错乱堆放在窑车上，用程控机器人很难卸载窑车上的砖堆，技术更新很困难。用人工卸载窑车上的砖堆，不仅操作环境恶虐，而且工作强度大，已经不能满足现代墙材生产线的产量与质量的要求。普通装卸机器人具有较强的通用性、工作可靠的优点，但是无法自主获取执行器定位信息、砖垛空问位置信息、执行器抓取信息，当砖堆对象改变时需要重新示教，造成工作效率低下，因此智能化是该类机器人的发展趋势。西南科技大学硕士研究生学位论文第2页砖坯的卸垛与码垛，就是指按照一定的模式把砖坯整齐的堆叠成垛以及把成垛的砖坯有次序有规律的从窑车卸下并在指定的位置重新码垛

6、，以便使单元他的砖坯方便的实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动。在砖坯的卸垛环节上，我国目前广泛采用窑车卸砖。窑车卸砖是利用人工的方式进行热砖的装卸工作。刚烧出的砖块温度很高，工人只能用双手去拿取砖块，并且由于工作环境的甄因，工人夏天必须多穿衣服冬天必须少穿衣服，而且劳动强度大，效率低下，工作环境恶劣，使得装卸工人苦不堪言。据不完全统计，每年工作在热砖装卸工作第一线的劳动人民多达200余万。目前从事这方面工作的工人大多为年纪大的农民工，现在的年青人基本不愿从事这种工作．砖窑工厂也很难请到合适工人。然而，随着我国建材行业的迅速发展，砖块在建筑行业的需求越来越大，

7、传统低效的生产方式已经越来越不能满足实际生产需求。从而迫切需要一种新的机械化的、自动化的高效生产方式取而代之，以满足现代生产需求和企业的长足发展，所有的这些都为砖窑码垛卸垛机和机器人的产生提供了条件。烧结砖自动卸垛机器人采用视觉伺服控制系统，研发了卸垛生产线专用视觉传感器，装配其他传感器，使机器人对外界环境具有一定的感知能力，从而使机器人可以自主地适应环境，并根据环境的变化，对自身下一个动作自主调整。研究设计了作用砖堆识别的激光光栅，利用视觉伺服控制技术，墙材生产线卸堆机器人可对初始砖堆位置识别及引导，开旋出适用于卸垛生产线区域砖堆摆放位寻找及抓取起始位置识别的图

8、像理解及模