机器人拆钢卷捆带及收集捆带技术分析
1 机器人拆捆带作业过程
机器人拆捆带作业的整个周期为“一键启动、全自动运行”，概述如下：
1）当钢卷到达拆捆工位并具备机器人拆捆条件时，“拆捆准备好”灯亮，人工按下“开始拆捆”按钮，机器人拆捆系统将“步进梁、小车锁住”和“开始拆捆”信号发给机组PLC系统后，启动拆捆作业。
2）机器人携带拆剪工具移动到钢卷上方，首先通过拆剪工具上的激光位移传感器检测钢卷的外径，宽度。然后发送命令让地辊顺时针转动，同时检测钢卷带头，检测到带头后，发送命令让地辊再转大约70°，将带头压在地辊辊子处（5点钟或7点钟方向），防止捆带拆除后带头弹出。如钢卷旋转一圈后未检测到带头，可再旋转一圈，如两圈内未检测到带头，则报警提示。
3）然后机器人携带拆剪工具上的高精度激光位移传感器开始扫描钢卷表面，根据扫描曲线识别出捆带，实时发送捆带信号给机器人，机器人记录捆带位置坐标。扫描完成后，机器人依次拆剪捆带并将拆剪的捆带夹送至捆带收集装置内，启动收集装置，开始卷取并压缩捆带，压实的捆带输送至废料斗内。启动收集装置的同时，机器人继续拆剪余下捆带。
4）待所有捆带拆剪完成后，机器人自动回到待机位，机器人拆捆系统将“步进梁、小车解锁”和“完成拆捆”信号发给机组PLC系统后，准备下一次拆捆作业。
2 拆剪工具技术装备
拆剪工具采用铲起、剪切的捆带拆除方案，采用两只液压缸分别驱动铲刀和剪刀拆除捆带。控制系统检测到捆带并确定精确位置后，机器人携带拆捆工具头压靠在钢卷上，先用铲刀将捆带铲起并夹紧，再用剪刀将捆带剪断，铲刀夹紧的捆带由机器人移动放置在收集装置内。
拆剪工具与工业6轴机器人连接处采用浮动连接装置。机器人拆捆带时要求拆剪工具与钢卷表面贴服紧密，因此要求拆剪工具能够跟随钢卷表面进行小幅度的各个方向转动，同时压紧在钢卷表面，为此中冶南方创新了浮动连接装置，在末端执行器接触钢卷前，末端执行器与机器人刚度很大，不发生偏转，定位准；在末端执行器接触钢卷后，末端执行器与机器人刚度很小，末端执行器与钢卷贴服较好。
机器人拆捆带时，拆剪工具的铲刀需将捆带从钢卷表面铲起，然后剪切，完成捆带拆除工作。捆带与钢卷贴合紧密，拆剪过程中运动幅度很小，很难分辩，拆剪是否成功的检测一直很难实现。中冶南方创新了机器人拆捆带的捆带检测装置，该捆带检测装置结构简单，通过检测组件可实时检测待拆捆带是否被铲起，同时在拖拽捆带时，可实时检测捆带是否滑脱。
3 捆带收集技术
为了方便拆除的捆带运输，机器人将拆除后的捆带夹送至捆带收集装置，由捆带收集装置卷取压紧成团状，滑入收集斗或由皮带运输机输送至收集斗。中冶南方开发了两种捆带收集装置，分别如下：
1）常规压团方式。该捆带收集装置包括卷取装置和压紧装置，电机卷取，液压缸压实。机器人将拆剪后的捆带放入捆带收集装置内，气缸推动卷取轴从待机位沿轴向移动到卷取位，同时使捆带嵌入到卷取轴的开放性槽中，电机驱动卷取轴旋转，将剪切断的钢卷捆带通过卷取电机卷成卷，然后利用压紧液压缸将捆带卷压成团，通过排屑机自动卸入收集箱。
2）无心卷曲方式。无心卷曲捆带收集装置采用三辊连续弯曲捆带，使捆带发生塑性弯曲，自动卷曲成圆形卷。处理后的捆带成直径约200mm左右的圆环，可以作为小五金等工艺产品的原材料，大大提升捆带价值。无心卷曲辊式结构使弯曲连续发生在单层捆带上，弯曲曲率稳定，效率高，成型后的捆带美观，可二次利用。
4 捆带识别和精确定位技术
机器人拆捆带时钢卷捆带识别和精确定位，是重中之重。因为钢卷和捆带为同种材质，机械特性、电磁特性、颜色均相同或接近，并且捆带紧贴钢卷表面，造成识别困难。捆带识别和精确定位出现问题，直接导致机器人拆捆带失败。中冶南方创新了钢卷捆带识别和精确定位方案，通过机器人携带激光位移传感器扫描钢卷表面，根据钢卷表面的变化曲线识别捆带，实时发送脉冲信号，机器人记录捆带坐标值；捆带识别时基于捆带厚度和宽度，同时识别出捆带扣。通过多种手段提升激光位移传感器精度和多参数的识别算法，实现捆带识别和精确定位，定位精度控制在0.5mm内，同时不误报也不漏报。与工业相机相比，本技术基于基本物理量测量，不受现场光线干扰，识别简单可靠，同时易于初始标定。
5 多功能拆捆带机器人技术
机器人拆捆带进一步发展出多功能拆捆带机器人。多功能拆捆机器人具有钢卷外径测量、钢卷宽度测量、钢卷位置测量功能。钢卷位置检测包括钢卷高度方向和钢卷宽度方向，分别用于高度对中和宽度对中，实现自动上卷功能。高度对中即入口钢卷车将钢卷抬升至开卷机卷筒高度，并使得钢卷中心线与卷筒中心线保持一致，宽度对中即入口钢卷车将钢卷横移至开卷机卷筒上，并使得带钢中心线与机组中心线保持一致。
多功能拆捆机器人可设置一套对钢卷边部、内圈、外圈拍照扫描系统，使用相机对钢卷进行拍照并传到识别系统。通过ORC算法进行条码（或二维码、钢卷号）识别，也可以配置专用标签识别智能相机识别钢卷卷号；通过缺陷检测系统的优化算法，显示缺陷类型和位置，通过计算机识别和人工确认缺陷是否可以放行。端部表面成像采用成熟的面阵或者线阵视觉系统，可检测的缺陷类型有：亮点、飞刺、边损、边裂、头尾折叠、扁卷、松卷等。
针对钢卷内圈缺陷，多功能拆捆机器人通过快换装置切换内圈抚平装置，实现内圈抚平功能。
本文为部分内容，全文请参阅《世界金属导报》32期B16。