本发明公开了一种废钢自动识别分级系统，包括桁架轨道、电动折叠臂、六轴机器人、3D视觉检测系统以及电控系统。桁架轨道与电动折叠臂相连，电动折叠臂通过机械转盘实现伸展和折叠，六轴机器人安装在电动折叠臂的一端，3D视觉检测系统由工业级3D相机以及相关软件组成，工业级3D相机安装在六轴机器人末端的法兰盘上，可以随机械臂的运动调整拍摄姿态，电控系统包括识别控制柜和机器人控制柜，控制整个机械装置的运作以及通过显示屏显示输出。该系统运行时可对整车废钢实现多角度、全面地三维扫描重建，得到精确的废钢点云数据。并且，通过主机上的相关程序对废钢数据处理分析可实现废钢的自动识别分级。
1.一种废钢自动识别分级系统，包括桁架轨道(1)、电动折叠臂(2)、六轴机器人(3)、3D相机(4)以及电控系统的两台控制柜：识别控制柜(5)和机器人控制柜(6)，其特征在于：所述桁架轨道(1)上安装有天车(7)，天车(7)可以承载着电动折叠臂(2)、六轴机器人(3)以及工业级3D相机(4)在轨道上前后滑行，所述电动折叠臂(2)一端通过机械转盘固定在桁架轨道(1)的天车(7)上，所述六轴机器人(3)固定在所述电动折叠臂(2)另一端的一侧，所述3D相机(4)固定在所述六轴机器人(3)的法兰盘中，所述六轴机器人(3)有六个转轴，每个转轴处都可以做‑360°到+360°的自由转动，从而带动法兰盘上的3D相机(4)做多角度的拍摄；
所述一种废钢自动识别分级系统的工作流程如下：步骤S301，在所述桁架轨道(1)的旁边会划定检测区，作业开始后，货车会停在指定的区域内；
步骤S302，车辆停稳后，电动折叠臂(2)会伸展到货车车厢正上方对整车废钢的表面进行扫描，由于货车较长，轨道上的天车(7)会前后滑动，带动电动折叠臂(2)在不同的位置进行扫描，实现纵向数据采集，在每个扫描位置，电动折叠臂(2)上的六轴机器人(3)都会旋转从而带动法兰盘上的3D相机(4)进行不同角度的拍摄，每个位置设置三个角度拍摄，实现横向数据采集；
步骤S303，扫描完整车数据后，电动折叠臂(2)会收回，电子吸盘会抓取货车上面的一部分废钢；
步骤S304，每抓取一次废钢后，电动折叠臂(2)会移动到被抓取废钢的位置上开始工作，3D相机(4)会对新暴露出来的废钢扫描一次；
步骤S305，扫描结束后，电动折叠臂(2)，将数据传入主机进行预处理，包括生成点云数据、点云配准操作；
步骤S306，数据处理后，就可以由特定的程序模块进行分析，从而得到废钢自动识别分级的结果，分级的结果可以通过不同的端口显示给不同的生产者和管理者。
2.根据权利要求1所述的一种废钢自动识别分级系统，其特征在于：所述桁架轨道(1)由300*300*10大型结构方通焊接组成，总长度约16000mm，高度约为3500mm，有效行程约
15000mm通过移动轨道上的机器人实现全车厢数据采集，依据轨道平移可实现车厢纵向数据采集。
3.根据权利要求1所述的一种废钢自动识别分级系统，其特征在于：所述电动折叠臂(2)一端通过机械转盘与桁架轨道(1)上的天车(7)相连，使电动折叠臂(2)可以在桁架轨道(1)上前后滑动，并且机械转盘会带动电动折叠臂(2)使其实现展开和收起动作，电动折叠臂(2)的另一端通过底座与六轴机器人(3)相连。
4.根据权利要求1所述的一种废钢自动识别分级系统，其特征在于：所述六轴机器人(3)的每一个关节都能实现‑360°到+360°旋转且拥有6个旋转轴，机器人可以带动法兰盘固定的3D相机(4)实现对废钢数据的多角度拍摄。
5.根据权利要求1所述的一种废钢自动识别分级系统，其特征在于：所述3D相机(4)可采集0.8m到2.0m的高质量深度图像，深度图像经点云数据获取程序的处理可得到相应的点云数据。
6.根据权利要求1所述的一种废钢自动识别分级系统，其特征在于：所述桁架轨道(1)下方还设有控制该系统的电控系统控制柜，电控系统控制柜由主控制柜、机器人控制箱、机器人示教器、PLC控制器、HMI现场操作员终端、工控机、显示器、现场总线组件、控制接口组件、高低压电器等组成，由工作人员操作的部分包括所述桁架轨道(1)下的识别控制柜(5)和机器人控制柜(6)，通过操作可以控制桁架轨道(1)上天车(7)的滑行，电动折叠臂(2)的展开收起以及六轴机器人(3)、3D相机(4)的多角度拍摄，同时，相关运行参数和废钢识别分级的结果也可以通过控制柜的显示器进行显示。
一种废钢自动识别分级系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种废钢自动识别分级系统，具体涉及一种自动化领域和金属体识别技术领域的废钢自动识别分级系统。
背景技术
[0002] 废钢作为钢铁企业的重要原料，现行的废钢等级判定环节依旧采用的是最为传统的人工爬车目测法与抽样卡尺测量法，定级结果受定级人员主观性影响较大，并且无法对每一块废钢都进行判定，从而导致了定级结果误差较大；每次爬车抽检都需要中断卸货流程，影响了卸货效率，从而影响了生产效率；抽检过程也没有照片的证据留存，从而导致了与供应商之间对结算的争议问题；现场作业环境危险且复杂，定级人员爬车检查存在很大的安全隐患。
[0003] 在废钢自动识别和分级的系统之中，经检索，中国专利申请号：202110866985.6，申请公布日：2021年12月24日，发明名称为：金属体厚度识别方法、系统、存储介质及电子设备，公开了如下的系统：先利用电控位移平台上的多个成像单元对废钢往复扫描，获取金属体切面第一图像和第二图像；然后，利用上述得到的图像确定金属切面深度、像素厚度；最后利用切面深度、像素厚度以及成像单元内参估计出废钢厚度。这种系统的估计准确率目前还没达到实际生产要求的高度，且其硬件布设麻烦，不利于大规模应用。
[0004] 市面上的智能废钢识别技术大部分采用RGB图像作为输入数据，使用卷积神经网络的技术训练输入数据，达到自动识别的目的。但这种技术过程繁琐，模型泛化性差，识别准确率目前还达不到实际生产中误差率小于5％的要求，更不可能达到超越人类水平的程度，因此迫切需要通过更加先进的技术来构建智能废钢识别系统，真正为企业产生明显经济效益。
[0005] 深度摄像头除了能得到被检测物体的色彩信息外，还能得到物体的空间三维信息，经过进一步深化处理，可以完成对物体的三维建模等应用。相比于传统光学摄像头，使用深度摄像头检测废钢的形状、大小等几何特征具有先天优势。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种更精准、更高效的、更符合生产实际的废钢自动识别分级系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废钢自动识别分级的系统，包括桁架轨道、电动折叠臂、六轴机器人、工业级3D相机和电控系统。所述桁架轨道上安装有天车，所述电动折叠臂一端通过机械转盘固定在桁架轨道的天车上，所述六轴机器人固定在所述电动折叠臂另一端的一侧，所述工业级3D相机固定在所述六轴机器人的法兰盘中，可随机器人的转动而调整拍摄角度，所述电控系统控制整个机械装置按规定程序运行，控制区设置在所述桁架轨道下方。
[0008] 进一步的，所述桁架轨道由300*300*10大型结构方通焊接组成，轨道的长度和高度是依据现场货车的长度和高度而定的。轨道总长度约16000mm，高度约为3500mm，有效行程约15000mm。
[0009] 进一步的，所述电动折叠臂靠近桁架轨道一端的装有机械转盘，机械转盘的旋转会带动电动折叠臂的旋转，使折叠臂在工作时展开，在工作结束时收起。
[0010] 进一步的，所述桁架轨道的天车上还加装了多个行程开关，开关会检测天车行程位移并反馈给主控PLC，在折叠臂、机器人和天车系统间形成互锁信号，从而避免相互碰撞。
[0011] 进一步的，所述六轴机器人的每一个关节都能实现‑360°到+360°旋转，且拥有6个旋转轴所述六轴，机器人可以带动法兰盘固定的工业级3D相机实现对废钢数据的多角度拍摄。
[0012] 进一步的，所述3D相机可采集0.8m到2.0m的高质量深度图像，深度图像经点云数据获取程序的处理可得到相应的点云数据。
[0013] 进一步的，所述电控系统由主控制柜、机器人控制箱、机器人示教器、PLC控制器、HMI现场操作员终端、工控机、显示器、现场总线组件、控制接口组件、高低压电器等组成。在所述桁架轨道下方的控制区内有识别控制柜和机器人控制柜，两台控制柜可供工作人员直接操作，控制柜上有操作按钮和显示界面。
[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：一方面，该种废钢自动识别分级系统，在对整车废钢数据进行检测时，使用工业级3D相机获取信息更为丰富的废钢数据，在估计废钢几何特征上具有先天优势。再配合桁架轨道、电动折叠臂和六轴机器人，可实现对整车废钢数据全方位、多角度的拍摄，从而得到更为完整的三维废钢数据。因此，大大提高了废钢识别和分级的精度。另一方面，电控系统的部署实现了整个系统的自动化，操作员只需站在桁架轨道下方的控制区内就可以通过控制柜控制整个系统的运行，而且能实时观测到识别分级的结果以及整个系统的运行参数。这样不仅提高了废钢识别分级的工作效率，而且大大提高了废钢回收现场的安全系数。
附图说明
[0015] 图1是一种废钢自动识别分级系统的整体结构示意图；
[0016] 图2是一种废钢自动识别分级系统进行废钢识别和分级作业的流程图。
[0017] 如图所示：1、桁架轨道、2、电动折叠臂、3、六轴机器人、4、3D相机、5、识别控制柜，6、机器人控制柜，7、天车。
具体实施方式
[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019] 如图1所示，本发明提供一种技术方案：废钢自动识别分级系统，该系统包括桁架轨道1、电动折叠臂2、六轴机器人3、工业级3D相机4以及电控系统的两台控制柜：识别控制柜5和机器人控制柜6。所述桁架轨道1上安装有天车7，天车7可以承载着电动折叠臂2、六轴机器人3以及工业级3D相机4在轨道上前后滑行，所述电动折叠臂2一端通过机械转盘固定在桁架轨道1的天车7上，所述六轴机器人3固定在所述电动折叠臂2另一端的一侧，所述工业级3D相机4固定在所述六轴机器人3的法兰盘中，所述六轴机器人3有六个转轴，每个转轴处都可以做‑360°到+360°的自由转动，从而带动法兰盘上的3D相机4做多角度的拍摄。图1中，所述电控系统的识别控制柜5和机器人控制柜6设置在桁架轨道1下面的控制区内，工作人员在经过培训后，可通过控制柜直接操作桁架轨道1上面的装置，还可以通过控制柜上的显示器得到废钢的检测结果信息，以及整个设备运行时的参数信息。
[0020] 进一步的，所述桁架轨道1由300*300*10大型结构方通焊接组成，轨道的长度和高度是依据现场货车的长度和高度而定的。轨道总长度约16000mm，高度约为3500mm，有效行程约为15000m。
[0021] 进一步的，所述电动折叠臂2靠近桁架轨道1的一端通过机械转盘8固定在桁架轨道1的天车7上，机械转盘8的转动会带动电动折叠臂2的转动，从而让电动折叠臂2在开始工作时展开，工作结束后收起。
[0022] 进一步的，所述桁架轨道的天车7上还加装了多个行程开关，开关会检测天车行程位移并反馈给主控PLC，在折叠臂、机器人和天车系统间形成互锁信号，从而避免相互碰撞。
[0023] 本发明实施例的工作流程如图2所示：
[0024] 步骤S301，在所述桁架轨道的旁边会划定检测区，作业开始后，货车会停在指定的区域内。
[0025] 步骤S302，车辆停稳后，折叠臂会伸展到货车车厢正上方对整车废钢的表面进行扫描。由于货车较长，轨道上的天车会前后滑动，带动折叠臂在不同的位置进行扫描，实现纵向数据采集。在每个扫描位置，折叠臂上的六轴机器人都会旋转从而带动法兰盘上的3D相机进行不同角度的拍摄，每个位置设置三个角度拍摄，实现横向数据采集。
[0026] 步骤S303，扫描完整车数据后，折叠臂会收回，电子吸盘会抓取货车上面的一部分废钢。
[0027] 步骤S304，每抓取一次废钢后，折叠臂会移动到被抓取废钢的位置上开始工作，3D相机会对新暴露出来的废钢扫描一次。
[0028] 步骤S305，扫描结束后，折叠臂收回。将数据传入主机进行预处理，包括生成点云数据、点云配准等操作。
[0029] 步骤S306，数据处理后，就可以由特定的程序模块进行分析，从而得到废钢自动识别分级的结果。分级的结果可以通过不同的端口显示给不同的生产者和管理者。
[0030] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
