本發(fā)明涉及鋼筋綁扎控制系統(tǒng)，更具體地說(shuō)是指一種批量全自動(dòng)綁扎控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的鋼筋綁扎機(jī)器人在工作時(shí)，需要鋼筋首先被擺放并固定到位；完成這一準(zhǔn)備后，機(jī)器人會(huì)在鋼筋上方移動(dòng)到指定的綁扎點(diǎn)，并利用機(jī)械手在該點(diǎn)進(jìn)行鋼絲綁扎，由于現(xiàn)有的機(jī)器人只能在一個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行綁扎，每次綁扎需要耗費(fèi)幾秒鐘，導(dǎo)致整體操作時(shí)間較長(zhǎng)，而實(shí)際工地上的樓板或其他部件需要綁扎的鋼筋點(diǎn)可能多達(dá)幾十到上百個(gè)，因此完成所有綁扎任務(wù)所需的時(shí)間也相應(yīng)較長(zhǎng)。

2、此外，現(xiàn)有鋼筋綁扎機(jī)器人的工作場(chǎng)景是建立在鋼筋已經(jīng)擺放并固定好的基礎(chǔ)上，實(shí)際工地中，鋼筋通常是散落在地面上，需要人工將鋼筋一根根取出，并按照樓板設(shè)計(jì)的鋼筋排列方式進(jìn)行擺放和固定，這一過(guò)程不僅耗時(shí)耗力，而且人工固定和擺放鋼筋時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)誤差，進(jìn)而影響綁扎機(jī)器人的操作精度和綁扎基礎(chǔ)的牢固性，因此，綁扎機(jī)器人的作業(yè)前期準(zhǔn)備工作需要大量的人力資源，并且由于機(jī)械手只能進(jìn)行單點(diǎn)綁扎，這樣的工作方式不僅效率低，而且精度也不夠高。

3、因此，有必要涉及一種新的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)進(jìn)行鋼筋抓取、綁扎以及移動(dòng)成品，提高鋼筋綁扎效率以及精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供批量全自動(dòng)綁扎控制系統(tǒng)及其方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：批量全自動(dòng)綁扎控制系統(tǒng)，包括：控制單元、移動(dòng)子系統(tǒng)、固定槽子系統(tǒng)、抓取感知子系統(tǒng)、抓取子系統(tǒng)、綁扎感知子系統(tǒng)、綁扎子系統(tǒng)；

3、其中，所述控制單元，用于通過(guò)構(gòu)建坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上計(jì)算鋼筋的擺放位置，其中，所述坐標(biāo)系以控制平臺(tái)左上角為原點(diǎn)，地平面為水平面，x軸平行于龍門(mén)架，y軸垂直于龍門(mén)架，z軸垂直于地面；所述鋼筋包括豎直擺放的豎筋以及橫置的橫筋；所述擺放位置包括每根橫筋的放置位置、豎筋的放置位置以及十字交叉點(diǎn)坐標(biāo)；

4、所述固定槽系統(tǒng)，用于根據(jù)所述控制單元計(jì)算的擺放位置提供固定橫筋的槽位；

5、所述抓取感知子系統(tǒng)，用于識(shí)別鋼筋并確定鋼筋所在位置，所述鋼筋所在位置包括通過(guò)不同坐標(biāo)變換計(jì)算所得的鋼筋抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

6、所述抓取子系統(tǒng)，用于從抓取感知子系統(tǒng)確定的鋼筋所在位置依序抓取全部橫筋，并將全部橫筋放置到槽位后，再依序抓取豎筋，并將豎筋放置到指定的位置；

7、所述綁扎感知子系統(tǒng)，用于每次放置豎筋后，識(shí)別十字結(jié)并確定十字結(jié)所在位置；

8、所述綁扎子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述綁扎感知子系統(tǒng)確定的十字結(jié)所在位置以及十字交叉點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)十字結(jié)所在位置的鋼筋進(jìn)行綁扎。

9、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述移動(dòng)子系統(tǒng)包括兩個(gè)豎筋龍門(mén)架、一個(gè)橫筋龍門(mén)架以及移動(dòng)平臺(tái)，所述豎筋龍門(mén)架、所述橫筋龍門(mén)架分別連接在所述移動(dòng)平臺(tái)上；

10、其中，所述豎筋龍門(mén)架用于移動(dòng)豎筋；所述橫筋龍門(mén)架用于移動(dòng)橫筋。

11、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述抓取子系統(tǒng)包括設(shè)置在所述橫筋龍門(mén)架上的抓取機(jī)械臂以及設(shè)置在所述豎筋龍門(mén)架上的抓取機(jī)械臂；

12、所述綁扎子系統(tǒng)包括設(shè)置在所述橫筋龍門(mén)架上的綁扎機(jī)械臂。

13、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述抓取感知子系統(tǒng)包括設(shè)置在所述豎筋龍門(mén)架以及所述橫筋龍門(mén)架的第一平面攝像機(jī)以及設(shè)置在所述抓取機(jī)械臂上的第一深度攝像機(jī)；

14、其中，所述第一平面攝像機(jī)用于捕獲并識(shí)別需要抓取的鋼筋，確定需要抓取的鋼筋所在的位置，并發(fā)送需要抓取的鋼筋所在的位置至所述抓取子系統(tǒng)，以使得所述抓取子系統(tǒng)移動(dòng)至需要抓取的鋼筋所在的位置；

15、所述第一深度攝像機(jī)，用于當(dāng)所述抓取子系統(tǒng)移動(dòng)至需要抓取的鋼筋所在的位置，分析確定需要抓取的鋼筋的抓取點(diǎn)，再確定抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并發(fā)送至所述抓取子系統(tǒng)，并在所述抓取子系統(tǒng)移動(dòng)至所述三維坐標(biāo)時(shí)，進(jìn)行抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)的實(shí)時(shí)反饋，直至所述抓取子系統(tǒng)抓取到鋼筋；

16、所述抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)根據(jù)抓取子系統(tǒng)的參考坐標(biāo)與抓取機(jī)械臂下臂的坐標(biāo)系、抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系與抓取機(jī)械臂下臂的坐標(biāo)系、第一深度攝像機(jī)的坐標(biāo)系與抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系的變換關(guān)系確定，其中，抓取子系統(tǒng)的參考坐標(biāo)以垂直底盤(pán)方向?yàn)閦軸，平行于底盤(pán)為x和y軸；抓取機(jī)械臂下臂的坐標(biāo)系以平行于下臂為z軸，平行于自由度平面為x軸，垂直于自由度平面為y軸；抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系以平行于下臂為z軸，平行于自由度平面為x軸，垂直于自由度平面為y軸；第一深度攝像機(jī)的坐標(biāo)系以平行于下臂為z軸，平行于自由度平面為x軸，垂直于自由度平面為y軸。

17、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述綁扎感知子系統(tǒng)包括設(shè)置在所述橫筋龍門(mén)架上的第二平面攝像機(jī)以及設(shè)置在所述綁扎機(jī)械臂上的第二深度攝像機(jī)；

18、其中，所述第二深度攝像機(jī)，用于識(shí)別并初步定位十字結(jié)所在位置，將初步確定的位置發(fā)送至所述綁扎子系統(tǒng)，以使得所述綁扎子系統(tǒng)根據(jù)初步確定的位置以及十字交叉點(diǎn)坐標(biāo)移動(dòng)至十字結(jié)；

19、所述第二深度攝像機(jī)，用于當(dāng)所述綁扎子系統(tǒng)移動(dòng)至初步確定的位置時(shí)，分析十字結(jié)的位置到深度相機(jī)的局部坐標(biāo)，以確定十字結(jié)所在位置，發(fā)送十字結(jié)所在位置至所述綁扎子系統(tǒng)，以使得所述綁扎子系統(tǒng)移動(dòng)至十字結(jié)所在位置，并對(duì)十字結(jié)所在位置的鋼筋進(jìn)行綁扎。

20、本發(fā)明還提供了一種由上述的批量全自動(dòng)綁扎控制系統(tǒng)執(zhí)行的控制方法，包括：

21、控制單元接收施工圖紙或參數(shù)，構(gòu)建坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上計(jì)算鋼筋的擺放位置；

22、根據(jù)所述擺放位置配置固定橫筋的槽位；

23、抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別橫筋并確定橫筋所在位置，并由抓取子系統(tǒng)根據(jù)所述確定的橫筋所在位置依序抓取全部橫筋，并將全部橫筋放置到槽位；

24、抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別豎筋并確定豎筋所在位置，并由抓取子系統(tǒng)根據(jù)所述確定的豎筋所在位置依序抓取豎筋，并將豎筋放置到指定的位置；

25、綁扎感知子系統(tǒng)識(shí)別十字結(jié)并確定十字結(jié)所在位置，并由綁扎子系統(tǒng)結(jié)合擺放位置中的十字交叉點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)十字結(jié)所在位置的鋼筋進(jìn)行綁扎；

26、判斷所有豎筋是否固定完畢；

27、若所有豎筋未固定，則執(zhí)行所述抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別豎筋并確定豎筋所在位置，并由抓取子系統(tǒng)根據(jù)所述確定的豎筋所在位置依序抓取豎筋，并將豎筋放置到指定的位置。

28、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述控制單元接收施工圖紙或參數(shù)，構(gòu)建坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上計(jì)算鋼筋的擺放位置，包括：

29、控制單元接收施工圖紙或參數(shù)，并提取鋼筋的長(zhǎng)度、寬度、形狀、擺放間距和數(shù)量，以得到鋼筋相關(guān)信息；

30、控制單元解析鋼筋相關(guān)信息，構(gòu)建坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上計(jì)算每根鋼筋的擺放坐標(biāo)以及十字交叉點(diǎn)的坐標(biāo)；

31、其中，所述控制單元解析鋼筋相關(guān)信息，計(jì)算每根鋼筋的擺放坐標(biāo)以及十字交叉點(diǎn)的坐標(biāo)，包括：

32、所述控制單元建立坐標(biāo)系，其中，所述坐標(biāo)系以控制平臺(tái)左上角為原點(diǎn)，地平面為水平面，x軸平行于龍門(mén)架，y軸垂直于龍門(mén)架，z軸垂直于地面；

33、所述控制單元根據(jù)所述鋼筋相關(guān)信息中的橫筋和豎筋的長(zhǎng)度和間距，計(jì)算每根橫筋和豎筋的兩端坐標(biāo)，確定十字交叉點(diǎn)的位置。

34、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別橫筋并確定橫筋所在位置，并由抓取子系統(tǒng)根據(jù)所述確定的橫筋所在位置依序抓取全部橫筋，并將全部橫筋放置到槽位，包括：

35、移動(dòng)橫筋龍門(mén)架至抓取感知子系統(tǒng)的平面相機(jī)識(shí)別所需要抓取的橫筋；

36、抓取感知子系統(tǒng)確定橫筋位置，指導(dǎo)橫筋龍門(mén)架移動(dòng)至最佳抓取位置，并由抓取機(jī)械臂接近橫筋；

37、抓取機(jī)械臂接近橫筋時(shí)，深度相機(jī)識(shí)別橫筋的精確位置；

38、計(jì)算抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

39、抓取子系統(tǒng)根據(jù)抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)調(diào)整抓取機(jī)械臂的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，以準(zhǔn)確抓取橫筋；

40、當(dāng)抓取子系統(tǒng)抓取橫筋完成后，將橫筋放置到槽位中；

41、判斷所述橫筋是否全部放置在槽位內(nèi)；

42、若所述橫筋未全部放置在槽位內(nèi)，則執(zhí)行所述移動(dòng)橫筋龍門(mén)架至抓取感知子系統(tǒng)的平面相機(jī)識(shí)別所需要抓取的橫筋；

43、若所述橫筋全部放置在槽位內(nèi)，則抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別豎筋并確定豎筋所在位置，并由抓取子系統(tǒng)根據(jù)所述確定的豎筋所在位置依序抓取豎筋，并將豎筋放置到指定的位置。

44、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述計(jì)算抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)，包括：

45、設(shè)置抓取子系統(tǒng)的參考坐標(biāo)、抓取機(jī)械臂下臂的坐標(biāo)系、抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系、第一深度攝像機(jī)的坐標(biāo)系；

46、根據(jù)抓取子系統(tǒng)的參考坐標(biāo)與抓取機(jī)械臂下臂的坐標(biāo)系、抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系與抓取機(jī)械臂下臂的坐標(biāo)系、第一深度攝像機(jī)的坐標(biāo)系與抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系的變換關(guān)系確定抓取機(jī)械臂上臂的坐標(biāo)系下的抓取位置，以得到抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

47、其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別豎筋并確定豎筋所在位置，并由抓取子系統(tǒng)根據(jù)所述確定的豎筋所在位置依序抓取豎筋，并將豎筋放置到指定的位置，包括：

48、移動(dòng)豎筋龍門(mén)架至抓取感知子系統(tǒng)的平面相機(jī)識(shí)別所需要抓取的豎筋；

49、抓取感知子系統(tǒng)確定豎筋位置，指導(dǎo)豎筋龍門(mén)架移動(dòng)至最佳抓取位置，并由抓取機(jī)械臂接近豎筋；

50、抓取機(jī)械臂接近豎筋時(shí)，深度相機(jī)識(shí)別豎筋的精確位置；

51、計(jì)算抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

52、抓取子系統(tǒng)根據(jù)抓取點(diǎn)的三維坐標(biāo)調(diào)整抓取機(jī)械臂的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，以準(zhǔn)確抓取豎筋；

53、當(dāng)抓取子系統(tǒng)抓取豎筋完成后，將豎筋放置到所述擺放位置中豎筋的放置位置。

54、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置控制單元、移動(dòng)子系統(tǒng)、固定槽子系統(tǒng)、抓取感知子系統(tǒng)、抓取子系統(tǒng)、綁扎感知子系統(tǒng)和綁扎子系統(tǒng)，其中，控制單元通過(guò)構(gòu)建坐標(biāo)系計(jì)算鋼筋的擺放位置，坐標(biāo)系以控制平臺(tái)左上角為原點(diǎn)，x軸平行于龍門(mén)架，y軸垂直于龍門(mén)架，z軸垂直于地面；固定槽子系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的擺放位置提供固定橫筋的槽位；抓取感知子系統(tǒng)識(shí)別鋼筋并確定其三維坐標(biāo)，抓取子系統(tǒng)依序抓取橫筋和豎筋并放置到指定位置；綁扎感知子系統(tǒng)識(shí)別十字結(jié)并確定其位置，綁扎子系統(tǒng)根據(jù)此信息對(duì)鋼筋進(jìn)行綁扎；實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)進(jìn)行鋼筋抓取、綁扎以及移動(dòng)成品，提高鋼筋綁扎效率以及精度。

55、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。