(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210475586.1 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430000 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 江苏集萃华科智能装备 科技有限公 司 (72)发明人 杨海涛　浦栋麟　丰飞　孙占荣　 陈凡　 (74)专利代理 机构 武汉知伯乐知识产权代理有 限公司 42 282 专利代理师 任苗苗 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 5/04(2006.01)B25J 15/06(2006.01) B65G 47/90(2006.01) B65G 47/92(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人 控制系统及方法 (57)摘要 本发明属于钢材搬运技术领域， 并具体公开 了一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器 人控制系统及方法。 包括： 钢材搬运重载桁架子 系统包括立柱支撑组件、 架设于该立柱支撑组件 上的三轴运动桁架机器人以及集成于该三轴运 动桁架机器人上与该三轴运动桁架机器人水平 转动连接的电永磁吸附模块， 电永磁吸附模块通 过转动运动模块与三轴运动桁架机器人连接， 钢 材图像识别子系统用于获取钢材的左、 右立体图 像， 提取该左、 右立体图像的视差图， 并根据视差 图和左、 右立体图像进行图像重构， 以输出钢材 的重构图； 所述探伤识别子系统用于根据上述重 构图对钢材进行探伤识别。 本发 明可以调整末端 电永磁铁吸附工具的姿态， 提高重载桁架机器人 操作的灵活性。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115157235 A 2022.10.11 CN 115157235 A 1.一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其特征在于， 包括钢材搬 运重载桁架子系统、 钢材图像识别子系统以及探伤 识别子系统， 其中， 所述钢材搬运重载桁架子系统包括立柱支撑组件、 架设于该立柱支撑组件上的三轴运 动桁架机器人以及集成于该三轴运动桁架机器人上与该三轴运动桁架机器人水平转动连 接的电永磁吸附模块， 所述电永磁吸附模块通过转动运动模块与所述三轴运动桁架机器人 连接， 所述三轴运动桁架机器人包括水平X方向模块、 水平Y方向模块、 Z方向模块以及桁架 机器人， 所述水平X方向模块设于立柱支撑组件， 用于驱动水平Y方向模块沿X方向运动， 所 述水平Y方向模块设于水平X方向模块上， 用于驱动Z方向模块 沿Y方向运动， 所述Z方向模块 设于所述水平Y方向模块上， 用于驱动桁架机器人沿竖直方向运动； 所述钢材图像识别子系统用于获取钢材的左、 右立体图像， 提取该左、 右立体图像的视 差图， 并根据视 差图和左、 右立体图像进行图像重构， 以输出钢材的重构图； 所述探伤 识别子系统用于根据上述重构图对钢材进行探伤 识别。 2.根据权利要求1所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其 特征在于， 所述水平X方向模块平行间隔设置有两个， 包括水平X方向导轨、 水平X方向运动 载板组件和水平X方向拖链组件， 所述水平X方向导轨架设在立柱支撑组件上， 所述水平X方 向运动载板组件与所述水平X方向导轨滑动连接， 所述水平X方向拖链组件用于拖动所述水 平X方向运动载板组件沿所述水平X方向导轨滑动， 所述水平Y方向模块包括水平Y方向导 轨、 水平Y方向运动载板组件和水平Y方向拖链组件， 所述水平Y方向导轨 设于两个所述水平 X方向运动载板组件之间， 所述水平Y方向运动载板组件与水平Y方向导轨滑动连接， 所述水 平Y方向拖链组件用于拖动所述水平Y方向运动载板组件沿水平Y方向导轨滑动， 所述Z方向 模块包括Z方向导轨、 Z方向运动载板组件和Z方向拖链组件， 所述Z方向导轨设于所述水平Y 方向运动载板组件 上， 所述Z方向运动载板组件与Z方向导轨滑动连接， 所述Z方向拖链组件 用于拖动所述Z方向运动载板组件沿Z方向导轨滑动， 所述桁架机器人固定设于Z方向运动 载板组件上。 3.根据权利要求1所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其 特征在于， 所述电永磁吸附模块包括法兰连接盘、 电永磁支撑组件以及电磁铁组件， 所述法 兰连接盘与所述转动运动模块活动连接， 所述电永磁支撑组件固定设于法兰连接盘上， 所 述电磁铁组件固定设于所述电永磁支撑组件上， 用于在通电状态下吸附钢材。 4.根据权利要求1所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其 特征在于， 所述电永磁支撑组件包括Y方向支撑架、 设于Y方向支撑架两端的两个X方向支撑 架， 两个X方向支撑架结构相同且关于Y方向支撑架对称布置， 每个X方向支撑架上均设有一 个电磁铁组件； 所述电磁铁组件包括连接轴、 多个铁芯挂钩以及电磁充磁单元， 所述铁芯固定设于Y方 向支撑架上， 并与Y方向支撑架同轴布置， 多个铁芯挂钩间隔设置在连接轴上， 且该铁芯挂 钩与连接轴可转动连接， 所有铁 芯挂钩的钩头均面向所述Y方向支撑架的轴线布置， 相邻两 个铁芯挂钩相对布置， 每个铁芯挂钩与铁芯挂钩连接的一端与电磁充磁单元连接， 以此方 式， 当铁芯挂钩位于钢材两侧时， 通过所述电磁充磁单元给所述铁 芯挂钩充磁， 使 得铁芯挂 钩吸附钢材， 实现对钢材的夹紧。 5.根据权利要求4所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115157235 A 2特征在于， 所述铁芯挂钩包括一体连接的竖直部和弧形钩部， 所述弧形钩部的弧形与钢 材 周向弧形相应， 所述弧形钩部的钩头包括依 次相连的设于钩头内侧的第一斜壁、 设于钩头 顶部的倒圆壁以及设于钩头 外侧的第二 斜壁。 6.根据权利要求1所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其 特征在于， 还包钢 材搬运分流子系统， 该钢 材搬运分流子系统包括合格钢 材出库存放平台 以及伤损钢 材出库存放平台， 所述合格钢 材出库存放平台用于放置合格钢 材， 所述伤损钢 材出库存放平台用于放置损伤钢 材， 所述探伤识别子系统对钢 材进行探伤识别后， 所述三 轴运动桁架机器人根据识别的钢材的位姿驱动桁架机器人运动至相应钢材位置， 同时电永 磁吸附模块通电吸附钢材， 所述三轴运动桁架机器人根据识别信息将钢材运输至合格钢材 出库存放平台或者伤损钢材 出库存放平台。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制 系统， 其特征在于， 还包产线总控计算机以及伺服控制器， 所述产线总控计算机通过以太网 接口与所述伺服控制器、 钢 材搬运重载桁架子系统、 钢 材图像识别子系统以及探伤识别子 系统通信连接， 通信协议 为TCP/IP或UD P协议； 所述伺服控制器通过CAN总线与钢材搬运重载桁架子系统、 钢材图像识别子系统以及 探伤识别子系统通信连接 。 8.根据权利要求1 ‑6任一项所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制 系统， 其特征在于， 所述钢材图像识别子系统包括双目立体视觉模块、 AD ‑Census计算模块、 Conf‑CNN置信度网络模块、 立体匹配网络模块以及图像重构模块， 所述双目立体视觉模块 用于获取钢材的左、 右立体图像， 所述AD ‑Census计算模块用于获取左、 右立体图像的密集 视差图， 所述Conf ‑CNN置信度网络模块用于根据所述密集视差图进行置信度评估， 保留置 信度较高的视差值作为目标域中的监督标签， 所述立体匹配网络模块用于对监督标签进 行 监督训练， 获得目标域中精确的视差图， 所述图像重构模块用于根据视差图和左、 右立体图 像进行图像重构， 以输出钢材的重构图。 9.根据权利要求8所述的一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制系统， 其 特征在于， 所述双目立体视觉模块设于所述桁架机器人上， 用于获取钢材的左、 右立体图 像， 所述AD ‑Census计算模块用于获取立体图中的每个尺度输出特征， 然后将不同尺度输出 特征经池化层后转化为相同的输出特征量， 以实现对立体图像的域适应特征提取， 然后将 域适应特征提取 的特征进行像素维度的归一化和特征通道维度归一化， 以获取左、 右立体 图像的密集视差图， 然后采用Conf ‑CNN置信度网络模块对密集视差图进行置信度过滤， 选 出用于立体匹配网络模块训练的正样本， 采用正样本训练所述立体匹配网络模块， 直至满 足训练结束条件， 获取最 终的立体匹配网络模块， 输入左、 右立体图像以及Conf ‑CNN置信度 网络模块计算获取的视 差图， 以输出钢材的重构图。 10.一种具有探伤识别的钢材搬运重载桁架机器人控制方法， 其特征在于， 采用如权利 要求1‑9任一项所述的系统实现， 包括： 获取钢材的左、 右立体图像， 提取该左、 右立体图像的视差图， 并根据视差图和左、 右立 体图像进行图像重构， 以输出钢材的重构图； 根据上述重构图对钢材进行探伤 识别； 根据钢材的位姿， 驱动水平X方向模块、 水平Y方向模块以及Z方向模块动作， 以驱动桁权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115157235 A 3