摘 要： 目前国内钢企在线材成品挂牌方面多采用人工手动挂牌，按照国标每卷成品钢需要挂两张标牌，由操作工重复的取牌、挂牌，工作较为繁琐，现场钢温较高，存在一定安全隐患。研究机器人对线材成品挂牌技术可提高企业生产效率，利用机器人代替人工完成危险且繁重的工作，降低企业人工成本，避免安全事故的发生。
关键词： 机器人、视觉识别系统、标牌打印系统、标牌挂钩制钩机
1前言
随着人工智能的快速发展，企业智能制造越来越受到重视，自动化已进入了高速发展阶段。机器人在工业生产中的应用越来越广泛，研究机器人对线材成品自动挂牌技术，可进一步提高线材生产效率，降低安全隐患。机器人自动挂牌系统应用图像视觉控制技术，自动识别成品挂牌位置，完成自动取牌、自动取钩、自动挂牌等工作。
2 机器人自动挂牌系统结构
2.1 设计思路
根据线材成品挂牌工艺技术特点，需要在每捆线卷内、外侧分别挂一张标牌，由工业机器人采集成品ERP重量信息，完成标牌打印工作，在称重台下游区域安装机器人自动挂牌系统，该系统由两套机械手臂、两套标牌打印及整理系统、两套工业相机系统、一套制钩系统及电控系统组成，具体安装位置（如图1）。
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图1 机器人挂牌系统平面示意图
2.2 机器人控制系统组成
机器人采用ABB控制技术，在机器人远程端设置机器人控制柜，控制柜包含机器人工控机、自动送钉系统控制模块、视觉处理控制器、触摸屏控制、标牌整理定位驱动模块、输入模块、输出模块、电源模块、继电器等电气器件。
2.3 机器人控制系统特点
实现自动标牌打印；
可与MES系统或ERP系统数据联网，自动获取标牌打印数据，实现自动标牌打印；（该项需双方协商最终实现方式及通讯协议等具体信息）
能实现纸标签打印，实现自动焊挂纸标签或自动焊挂标牌；
整机透明带防尘机构，设备工作状态实时可见；
1套机器人焊牌系统配置双纸标签打印机，可实现1个班只需换一次标牌、互备互用等不同功能；
1套机器人焊牌系统配置双送钉系统，系统自动判断当前送钉系统状况，前往不同送钉系统取钉，可大大避免因卡钉现象导致设备停用；
实现自动标牌整理，标牌自动定位，机械手自动取牌；
通过视觉系统自动定位，自动检测焊牌点，自动标牌焊接；
实时监控系统的运行情况，异常情况实时报警，准确定位故障报警点；
2.4 机器人控制系统工作模式
1)自动模式：
A、标牌上的数据来自MES系统，标识数据按次序排列，按设置好的次数，自动打印；
B、线材按与数据对应的次序输送，到达机器人自动焊牌区域，自动停止，等待机器人焊牌动作全部完成，然后继续下游输送。
C、正常情况下，整个过程不需要操作人员的干预。
2)半自动模式：
A、当标牌的打印数据需临时修改时，允许操作人员切换到半自动模式，对打标数据进行编辑修改后，点击界面上的“焊牌”按钮，机器人自动进行取牌、焊牌等一系列动作；
B、机器人自动焊牌系统出现一些需操作人员确认并干预的报警信息时，会自动切换为半自动模式，等操作人员处理后，系统继续后续的自动焊牌动作。
3)检修模式：
A、切换为“检修模式”后，输送线上的线材到达机器人自动焊牌区域时，机器人自动焊牌系统不会输送连锁信号给输送线。
B、“检修模式”下，可对各子系统如：自动送钉系统、标牌打印系统、自动焊牌机等进行独立的检测和测试。
2.5主要设备选型
（1）六轴工业机器人
六轴工业机器人为动作平台，品牌为ABB进口主流工业机器人（带本体防护衣），可达到多角度自由挂牌的功能。
（2）视觉识别系统
视觉识别系统主要负责打包线定位工作，通过工业相机拍摄，图像处理并实现坐标换算，自动定位打包线上合适的挂牌位置，并引导机器人自动进行挂牌。挂牌结束后，视觉识别系统自动检测标牌是否脱落，确保成功率（如图2）。
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图2 视觉识别系统 图3 标牌打印机
（3）标牌打印系统
标牌打印机负责标牌的制作，带自动剪切装置及剪切功能，具备双纸标签打印机配置，一备一用，可实现普通数字、字母、二维码的打印（如图3）。
（4）标牌挂钩制钩机
制钩机主要负责标牌挂钩的自动制作。
3 机器人工作流程
（1）打包后的线材称重完成后继续输送，到PF线指定位置时，PF线夹紧器夹紧（新增PF线夹紧器、平衡板），机器人自动挂牌系统的传感器检测到线材到位信号后，发出“输送线连锁信号”，顶升平台上升托住线材（新增线材顶升平台）。
（2）标牌打印系统根据集中计量系统传输过来的数据，将标牌打印好，标牌整理定位机构将打印好的两张标牌整理定位好。
（3）机器人分别自动定位，通过手臂上的工装夹具分别把标牌挂钩穿过标牌孔，同时夹持着标牌准备挂钩。
（4）两台机器人的图像识别定位系统分别识别出线材上内、外打包线位置，并确定出可挂牌的点，两台机器人手臂将准备好的标牌挂钩及标牌分别移动到打包线的挂牌点，检测正常后进行自动挂牌，分别将标牌挂在内、外侧打包线上面，完成标牌的挂牌，机器人复位。
（5）待挂牌完成，顶升平台下降，机器人自动挂牌系统释放“输送线连锁信号”，线材向下游移动。
（6）两台挂牌机器人分别夹取下一次要挂牌的标牌挂钩，并复位到待机位等待下一捆线材就位，等待下一轮挂牌。
4 结束
机器人在工业生产中的发展应用是将来工业发展的必经之路，线材成品自动挂牌技术研究及应用提供了机器人在工业生产中的应用先例，解决工业生产中繁琐工作，且降低安全隐患。
参考文献：
[1]镭目盘卷机械手自动焊标控制系统V1.0[S].湖南镭目科技有限公司，2019
[2]线材机器人自动焊牌系统[S]．汕头市俊国机电科技有限公司，2019