[0001] 本专利申请属于钢铁规格表示及识别技术领域，更具体地说，是涉及一种圆钢端面自动识别及喷涂系统。

[0002] 改革开放至今我国经济蓬勃发展，国内汽车制造、机械设备生产等制造产业对于钢铁产业中的圆钢棒材的需求在不断地加大，这就要求钢铁企业要不断加强圆钢的品质规格。而对于不同规格的圆钢，需要进行分类，因此对圆钢进行端面刷漆，通过不同颜色的漆来区别不同种类的圆钢，这样不仅方便钢铁企业，而且也方便用户。

[0003] 经过实地调研发现，钢铁行业中的绝大多数的工作模式都采取的是半自动化生产，比如钢厂中的轧钢炼制工位，其中的轧制、切割、传送等环节都是自动化生产模式，而捆绑、搬运、喷漆等环节都是采用人工参与。其中的喷漆环节不仅人工成本过高，而且人们所处的环境污染也非常的严重，各种涂料制剂的喷雾满天飞，这样导致人们身体每况愈下，长期处于这样的工作环境中容易引发中毒等职业危害现象。在工作中，会产生大量如苯、胺类等对环境及人体有害的气体，人们长时间处于这样的环境，会对人们健康产生危害。除此之外，受人们技术、情绪的影响，有时候可能出现漏刷现象，这样大大制约了钢铁企业的产能和生产质量。

[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

[0019] 本发明公开了一种圆钢端面自动识别及喷涂系统，参见图1-图4，包括工业计算机52、视觉识别子系统5、供气子系统1、供漆子系统9、运动位姿子系统4、与圆钢3喷漆对应的喷枪2，工业计算机52输出端信息连接有通讯控制柜7，视觉识别子系统5与工业计算机52输入端连接，工业计算机52输出端通过通讯控制柜7分别与供气子系统1、供漆子系统9、运动位姿子系统4连接。

[0020] 喷枪2安装在运动位姿子系统4上，喷枪2与供漆子系统9和供气子系统1均连通，视觉识别子系统5经通讯控制柜7与供气子系统1、供漆子系统9、运动位姿子系统4均连接。

[0021] 供气子系统1包括空气压缩机，以及与空气压缩机依次连接的继电电磁阀和继电器，继电器连接通讯控制柜7，继电电磁阀连接在空气压缩机1与喷枪2之间作为二者的控制开关；空气压缩机通过供气管路与喷枪2和供漆子系统9均连接。

[0022] 视觉识别子系统5包括工业相机51、标定板53，工业相机51与工业计算机52信息连接，工业相机51拍摄信号的传递至工业计算机52；标定板53置于圆钢3下侧、并且与圆钢3端面平行，工业相机51指向圆钢3端面。

[0023] 工业相机51与圆钢3端面之间的距离为3 5m，工业相机51为CCD相机。标定板53为~靶标。

[0024] 供漆子系统9包括配置多种颜色的油漆罐6、设置在每个油漆罐6的供漆管路上的油漆专用电磁阀、与所有油漆专用电磁阀的出口均连接的隔膜泵，隔膜泵的供漆管路与喷枪2连接，同时隔膜泵通过供气管路与空气压缩机的空气回路连通，空气压缩机的雾化空气与喷枪2连接；所有油漆专用电磁阀的控制端均经过多功能控制卡与通讯控制柜7连接；多功能控制卡的输出端经继电器和继电电磁阀连接。

[0025] 多功能控制卡和通讯控制柜7之间通过RS485转换器进行连接。运动位姿子系统4为机器臂，机器臂与多功能控制卡信息连接，机器臂为可自由定位的液压伸缩臂，多功能控制卡为数字IO卡。

[0026] 下面举例详细说明。

[0027] 图1为本装置的结构示意图，其包括工业计算机52、视觉识别子系统5、供气子系统1、供漆子系统9、运动位姿子系统4、与圆钢3喷漆对应的喷枪2，喷枪2连接空气压缩机1，空气压缩机1自带有油水分离器8。喷枪2安装在运动位姿子系统4上并与供漆子系统9连通，视觉识别子系统5经通讯控制柜7与供漆子系统9、运动位姿子系统4均连接。运动位姿子系统为可自由定位的机器臂，机器臂为液压伸缩臂。

[0028] 本装置自动喷涂系统的工作原理是：将捆绑好的圆钢3经由拖链传送带传送到自动喷涂工位，但在到达自动喷涂工位之前需将成捆圆钢3端面对齐，目的是为了方便图像识别。在到达自动喷涂工位后，经视觉识别子系统5识别定位每个圆钢3端面，并对其中心点成功定位，获取位置信息，然后由供漆子系统9开始自动喷漆作业，从而完成圆钢3端面喷漆。

[0029] 图2为视觉识别子系统5，具体包括工业相机51、标定板53，工业相机51的拍摄信号传递至工业计算机52，工业计算机52与通讯控制柜7之间传递信息，标定板53置于圆钢3一旁，并且与圆钢3端面平行，工业相机51指向圆钢3端面。视觉识别子系统5即机器视觉通过工业相机51将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，并对所获取图像的各种特征量进行处理、分析和测量，然后做出定性分析和定量解释，从而得到有关目标物体的信息。

[0030] 视觉识别子系统5作为整个自动喷涂系统的“眼睛”，为机器臂自动喷漆提供了圆钢端面的位置信息。当成捆圆钢3到达指定工位后，经传感器触发工业相机51进行自动采集圆钢3端面图像，然后通过利用工业计算机52对圆钢3端面图像进行预处理、识别、中心提取、系统标定等步骤以此获取其中心点世界坐标，进而传输到通讯控制柜7以此实现自动喷漆提供位置信息，最后通过对喷枪2喷漆的控制实现圆钢3端面自动喷漆。

[0031] 参见图3，供漆子系统9包括配置多种颜色的油漆罐6，每个油漆罐6的供漆管路中均配备有一个油漆专用电磁阀，每个油漆专用电磁阀的出口经隔膜泵与喷枪2连接，隔膜泵通过管路与空气压缩机1的空气回路连通，油漆专用电磁阀的控制端经多功能控制卡与通讯控制柜7连接，多功能控制卡经继电器和继电电磁阀连接，其中继电电磁阀作为空气压缩机1与喷枪2之间的控制开关。

[0032] 自动喷涂装置的实现主要通过多功能控制卡和工业计算机52通讯，利用多功能控制卡控制继电器以及继电电磁阀，然后通过控制继电电磁阀的通断实现喷枪2的通断，从而实现自动喷漆。其次还需要利用油漆专用电磁阀连接到隔膜泵上，通过多功能控制卡和工业计算机52通讯进行控制，以及与现场进行通讯，从而实现不同规格要求的圆钢3进行不同种类油漆的喷涂，以满足不同用户对不同规格要求的圆钢选取。

[0033] 关于多功能控制卡：为了控制喷枪实现自动喷漆工作，需要利用电磁阀和继电器来控制喷枪的通断问题，而电磁阀和继电器也需要进行控制，它们的控制可以通过发送脉冲信号来实现，因此需要选择符合要求的脉冲发生设备来控制电磁阀和继电器。同时还要考虑到要与工业计算机52进行直接通讯的问题，选择了功能强大的从宇牌多功能数字IO卡作为多功能控制卡，其主要参数如表1所示。该多功能控制卡的输入输出端子口非常多且满足安装的要求，其具有独立的可编程性功能，还可以利用其他编程软件对其进行控制的功能。多功能控制卡与通讯控制柜、工业计算机52的连接关系见图4，
表1 多功能控制卡主要性能参数
由于需要多功能控制卡实现与工业计算机52进行直接通讯，但是多功能控制卡的接口却是RS485端口，而工业计算机52通常是USB接口或者RS232端口，所以必须通过RS485转换器转换来实现通讯问题。

[0034] 关于通讯控制柜：通讯控制柜没有具体型号，就是普通带有输入、输出以及信息显示设备的PLC控制柜，在里面有电气接线。其硬件组成包括：工控机；显示屏；数据采集卡。

[0035] 具体步骤是首先将多功能控制卡、通讯控制柜7和工业计算机52通过RS485转换器进行连接，然后将继电器连接到多功能控制卡的输出端，再然后将220V转24V直流开关电源连接到多功能控制卡的输入端，通过工业计算机52通讯检查电路是否通断，若通则再连接上电磁阀，实现电磁阀的通断，否则重新连接；还有将油漆专用电磁阀连接到隔膜泵上，然后再连接到多功能控制卡上，通过工业计算机52通讯检查电路是否通断。在整个控制系统连接好后，将隔膜泵、喷枪2、空气压缩机1通过PU管进行连接，最终实现整个自动喷涂系统的管路连接。

[0036] 喷漆作业的大致工作流程为：通过视觉识别子系统5来实现对圆钢3端面的图像处理、识别定位等工作，获取得到圆钢3端面中心点世界坐标值并以此为整个自动喷涂装置提供喷漆位置信息，将该坐标信息传送到通讯控制柜，通过坐标信息求解出机器臂运动的正反解，进而实现机器臂4喷漆时的运动位姿，通过工业计算机52通讯控制子系统实现对机器臂4的控制，通过供漆子系统9实现整个系统的喷漆，即利用隔膜泵通过压力进行油漆抽取，然后通过管路进入喷枪2自动喷漆；通过供气子系统实现给整套自动喷涂系统提供压力，即工作时隔膜泵抽取油漆需要压力，以及喷漆时喷枪工作需要压力的目的；通过控制各个子系统实现喷枪2喷漆时的通断问题，实现圆钢3端面一根一根的进行自动喷漆。