CN115072115B - 一种钢管管端内壁贴标系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢管管端内壁贴标系统和方法，包括包括控制系统，控制系统控制钢管管端内壁贴标系统对组排钢管的各钢管内壁进行贴标，其中，六轴机器人，与六轴机器人驱动电连接的贴标模块，3D结构线扫描模块，组排钢管定位模块和标签打印模块；控制系统通过所述控制六轴机器人和所述贴标模块将所述打印模块打印出的具有钢管特征信息的所述标签贴设于所述组排钢管的各个钢管的所述内壁。本发明的有益效果：能够对不同位置和不同型号的钢管进行对应性的贴标，提高了贴标的效率和准确度，节约了人力成本，实现了工业制造的智能化。

Description

一种钢管管端内壁贴标系统和方法

技术领域

本发明属于无缝钢管生产制造领域，尤其涉及一种钢管管端内壁贴标系统和方法。

背景技术

在钢管全线的物料逐支跟踪系统中，跟踪最难的部分发生在冷床后，现阶段还没有一种方式可以实现物料逐支跟踪，在现代化的信息技术中，科技技术发展的突飞猛进，电气控制、视觉软件开发及算力已经满足市场要求，但是由于冶金行业属于基础工业，现场环境复杂，钢管物料逐支跟踪的技术基本没有，全部按照批次生产；生产过程中的数据也无法及时上传L2系统，产品的信息无法匹配，不能形成闭环管理，造成决策者盲目生产，产品质量参差不齐；全自动内壁贴标机器人实现了钢管全线物料逐支跟踪，冷床后钢管不能跟踪的情况成为了历史，此方法的成功应用，填补了钢管逐支跟踪的空白，解决了行业难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何对不同管径的钢管内壁进行贴标，并实现钢管类型数据的跟踪管理。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

优选方案1，一种钢管管端内壁贴标系统，包括控制系统，控制系统控制钢管管端内壁贴标系统对组排钢管的各钢管内壁进行贴标，其特征在于，还包括：六轴机器人，与六轴机器人驱动电连接的贴标模块，3D结构线扫描模块，组排钢管定位模块和标签打印模块；控制系统通过所述控制六轴机器人和所述贴标模块将所述打印模块打印出的具有钢管特征信息的所述标签贴设于所述组排钢管的各个钢管的所述内壁。

根据优选方案1所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述贴标模块包括90度翻转缸，至少一个真空贴标夹具，至少一个气动修磨器和标定板。

根据优选方案1或2所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述3D结构线扫描模块包括3D线扫传感器和直线模组，所述3D线扫传感器设置于所述直线模组上，所述3D线扫传感器通过驱动装置在所述直线模组上来回运动。

根据优选方案3所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述3D结构线扫描模块依次对所述组排钢管进行扫描，得到位置信息、钢管管径信息、管壁厚度信息以及钢管管端状况信息。

根据优选方案4所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述组排钢管定位模块包括支架和设置于所述支架上的带导向气缸，以及连接于所述带导向气缸的硅胶压块。

根据优选方案5所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述标签打印模块包括标签打印机和防粘取标台，其中，所述标签打印机将所述标签打印好后，所述标签通过剥离器，将所述标签传送到所述防粘取标台，所述标签的粘胶层朝下与所述防粘取标台接触，所述防粘取标台包括真空系统。

一种钢管管端内壁贴标的方法，其特征在于，包括以下步骤

步骤1，贴标准备，控制系统生成和发送贴标准备信息至钢管管端内壁贴标系统，贴标准备信息包括启动信息和组排钢管中各所述钢管的特征信息；

步骤2，钢管定位，控制系统识别所述组排钢管达到贴标工作区域后，组排钢管定位模块对所述组排钢管进行限制定位；

步骤3，位置识别，3D结构线扫描模块14发出3D结构光线依次对所述组排钢管的各所述钢管进行扫描，获得管端信息；所述管端信息包括：位置信息、钢管管径信息、管壁厚度信息以及钢管管端状况信息；所述管端信息对应所述各所述钢管的特征信息得到各所述钢管的顺序信息。

步骤4，打印标签，标签打印模块根据步骤3中获得的所述顺序信息，生成对应于组排钢管中各钢管的标签打印顺序信息，根据所述打印顺序信息，将对应的各所述钢管的所述钢管特征信息打印在所述标签上；

步骤5，标签抓取，所述六轴机器人1将所述贴标模块移动到所述标签打印模块的所述防粘取标台上方，对应抓取已经打印好的所述标签；

步骤6，贴标，所述六轴机器人将吸附了所述标签的所述贴标模块移动至所述组排钢管标贴位置，深入对应的所述钢管内壁中，并将所述标签贴设在所述钢管内壁。

根据前述的方法，其特征在于，在所述步骤6之前还包括打磨清扫所述钢管端部内壁的步骤，根据所述步骤3得到的所述管端信息，所述贴标模块的转动气动修磨器朝向所述钢管管端，并深入所述钢管管端的所述内壁进行打磨清扫，对所述钢管管端的所述内壁进行打磨后再转动所述真空贴标夹具朝向所述钢管管端，开始执行所述步骤6的所述贴标。

根据前述的方法，其特征在于，还包括步骤7，二次贴标，重复所述步骤2-5后，所述六轴机器人将吸附了二次标签的所述贴标模块移动至所述组排钢管标贴位置，在所述钢管内壁的与前次贴标的位置的相对位置处进行二次贴标。

根据前述的方法，其特征在于，贴完标签后，六轴机器人、贴标模块13、3D结构线扫描模块和组排钢管定位模块复位，链床将已经贴标好的所述组排钢管运离后，运送下一批未贴标的所述组排钢管至所述贴标工作区域进行贴标工作。

本发明的有益效果是：通过具有机器视觉的六轴机器人实现自动化的钢管识别和打标，能够大大提高对钢管的贴标效率，节省人力，也保障了生产过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明的钢管管端内壁贴标系统示意图；

图2为本发明的贴标模块的结构示意图；

图3为本发明的3D结构线扫描模块的结构示意图；

图4为本发明的组排钢管定位模块的结构示意图；

图5为本发明的标签打印模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1-图5所示的一种钢管管端内壁贴标系统和钢管管端内壁贴标的方法。该钢管管端内壁贴标系统和钢管管端内壁贴标的方法能够对多根钢管组成的组排钢管2进行统一贴标。

该钢管管端内壁贴标的系统包括六轴机器人1，与六轴机器人1驱动电连接的贴标模块13，3D结构线扫描模块14，组排钢管定位模块15和标签打印模块16；其中，还包括两个控制系统，分别为L1系统和L2系统，L1系统用于控制各部件协同工作对钢管内壁的贴标，L2系统用于提前向L1系统通讯，传输钢管的规格型号等有关特征信息，特征信息包括但不限于产品批次、尺寸型号和材料等信息，特征信息能够以文字、图案、条形码或二维码等任意组合形式打印在标签上；L1系统和L2系统均为通过计算机实现的控制系统。

其中，贴标模块13安装在六轴机器人1的活动臂端，能够与六轴其机器人1联动。贴标模块13包括90度翻转缸4，至少一个真空贴标夹具5，至少一个气动修磨器6以及设置于垂直平面的标定板3，优选的，真空贴标夹具5和气动修磨器6对应分别设置三个或三个以上，标定板3用于机器视觉识别；90度翻转缸4具有绕垂直轴朝+90度或-90度方向依次转动的功能，90度翻转缸4通过连接架41与真空贴标夹具5和气动修磨器6固定连接，气动修磨器6与真空贴标夹具5对置反向设置连接在连接架41上；真空贴标夹具5上具有取标包胶吸盘51，取标包胶吸盘51包括铝合金吸头511和设置于铝合金吸头上的硅胶吸盘512，其中，真空贴标夹具5能够基于水平方向轴依次90度旋转；气动修磨器6包括高速气动毛刷，能够深入钢管内壁进行打磨清扫。

3D结构线扫描模块14包括3D线扫传感器7和直线模组8，3D线扫传感器7设置于直线模组8上，3D线扫传感器7通过驱动装置71在直线模组8上来回运动，其中驱动装置7优选为电机。

组排钢管定位模块15包括支架151和设置于支架上的带导向气缸9和连接于带导向气缸9的硅胶压块10，通过硅胶压块10的下压限制组排钢管2的移动，能够使得在组排钢管2定位在链床21上。

标签打印模块16包括标签打印机11和防粘取标台12，其中，标签打印机11将标签打印好后，标签通过剥离器，将标签传送到防粘取标台12，标签的粘胶层朝下与防粘取标台12接触，防粘取标台12包括真空系统，它将标签吸附在台子上，该防粘取标台12做了防粘涂层，优选的，该防粘涂层为特氟龙等任意防粘材料，从而对标签的粘胶层不具有特别大的吸附力，防粘取标台12包括多个，优选为五个，其中该防粘取标台12通过驱动装置能够相对于标签打印机11的标签出口横向左右移动，根据标签打印顺序依次承载好打印的标签，当防粘取标台12上的标签取完后，复位开始打印下一轮标签，优先的，标签打印模块16包括两台标签打印机11，既可以同时按照顺序批次打印标签，也可以轮流交替打印标签。

具体工作步骤为：

步骤1，贴标准备：L1系统向钢管管端内壁贴标系统发送准备系统，等待钢管到位信号，同时，L2系统将预备贴标的组排钢管2中各钢管的规格型号等特征信息和发送至L1系统；

步骤2，钢管定位：组排钢管2通过链床21运送到贴标工作区域，3D结构线扫描模块14检测到组排钢管2进入工作区域，发送钢管到位信号至L1系统，L1系统控制组排钢管定位模块15的带导向气缸9驱动硅胶压块10向下势力，压紧进入贴标工作区域的组排钢管2；

步骤3，位置识别：3D结构线扫描模块14的3D线扫传感器7发出3D结构光线，扫描检测组排钢管2中各个钢管的管端相对于六轴机器人1的位置信息、钢管管径、管壁厚度以及钢管管端状况等信息；位置信息包括该钢管位于组排钢管2中的相对于钢管在链床21上滚动前进的顺序位置和钢管管端相对于3D结构线扫描模块14的距离位置，钢管管端状况信息包括大毛刺、锯齿口，管端倾斜等；根据钢管管径和管壁厚度等信息，对应匹配于步骤1中输入的钢管的规格型号的特征信息，生成对应于组排钢管中各钢管的标签打印顺序信息。

步骤4，打印标签：L1系统将接受到的上述打印顺序信息，发送控制指令将对应的钢管的上述规格型号等信息发送至标签打印模块16，标签打印模块16的标签打印机11按照顺序将各组排钢管2的规格型号等信息依次打印在各标签上，并通过剥离器(可以设置在打印机标签出口内)，将各标签从标签打印纸上剥离并传送到防粘取标台12，标签的粘胶层朝下与防粘取标台12接触，防粘取标台12通过真空系统将标签吸附在防粘取标台12上，优选的，防粘取标台12具有五个，防粘取标台12与标签打印机11的标签出口能够相对横向运动，根据标签打印顺序依次承载吸附打印好的标签。

步骤5，标签抓取：六轴机器人1将贴标模块13移动到标签打印模块16的防粘取标台12上方，90度翻转缸4将真空贴标夹具5转动至防粘取标台12上方，真空贴标夹具5依次轴向90度转动，将取标包胶吸盘51转动至朝下位置，六轴机器人1将贴标模块13向下移动，使得取标包胶吸盘51的硅胶吸盘512与已经打印好的标签接触，并真空吸附上标签，同时，防粘取标台12关闭真空吸附。

步骤6，贴标：六轴机器人1将吸附了标签的贴标模块13移动至组排钢管标贴位置，六轴机器人1控制标签的贴标模块13的真空贴标夹具5，根据步骤3中获得的位置信息，以设定的贴标深度位置将真空贴标夹具5深入钢管内壁中，并将标签贴设在钢管内壁；

在所述步骤6之前还包括打磨清扫所述钢管端部内壁的步骤，根据所述步骤3得到的所述管端信息，吸附了标签的贴标模块13通过90度翻转缸4将气动修磨器6转动至朝向钢管端部位置，六轴机器人1将气动修磨器6深入至钢管内壁，对钢管内壁进行打磨清扫；打磨清扫后，根据步骤3中获得的位置信息，90度翻转缸4将吸附有标签的真空贴标夹具5转动至朝向钢管端部位置后，以设定的贴标深度位置深入钢管内壁中，并将标签贴设在钢管内壁。

上述打磨清扫钢管端部的步骤也可以在执行完步骤3之后进行。

此外，可选的，为了提高贴标的成功率以及后续方便识别标签，优选的，再执行一次二次贴标。

步骤7，二次贴标：重复步骤2-5后，六轴机器人1将吸附了二次标签的贴标模块13移动至组排钢管标贴位置，标签的贴标模块13转动真空贴标夹具5至与上一次贴标位置相对的180度位置，根据步骤4中获得的位置信息，将贴标模块13的真空贴标夹具5以设定的贴标深度位置深入至钢管内壁中，并将新标签贴设在第一次标签的相对位置。

贴完标签后，六轴机器人1、贴标模块13、3D结构线扫描模块14和组排钢管定位模块15复位，链床将已经贴标好的所述组排钢管2运离后，运送下一批未贴标的所述组排钢管2至所述贴标工作区域进行贴标工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢管管端内壁贴标的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，贴标准备，控制系统生成和发送贴标准备信息至钢管管端内壁贴标系统，贴标准备信息包括启动信息和组排钢管(2)中各所述钢管的特征信息；

步骤2，钢管定位，控制系统识别所述组排钢管(2)达到贴标工作区域后，组排钢管定位模块(15)对所述组排钢管(2)进行限制定位；

步骤3，位置识别，3D结构线扫描模块(14)发出3D结构光线依次对所述组排钢管(2)的各所述钢管进行扫描，获得管端信息；所述管端信息包括：位置信息、钢管管径信息、管壁厚度信息以及钢管管端状况信息；所述管端信息对应所述各所述钢管的特征信息得到各所述钢管的顺序信息；

步骤4，打印标签，标签打印模块(16)根据步骤3中获得的所述顺序信息，生成对应于所述组排钢管中各所述钢管的标签打印顺序信息，根据所述打印顺序信息，将对应的各所述钢管的所述钢管特征信息打印在所述标签上；

步骤5，标签抓取，六轴机器人(1)将贴标模块(13)移动到所述标签打印模块(16)的防粘取标台(12)上方，对应抓取已经打印好的所述标签；

步骤6，贴标，所述六轴机器人(1)将吸附了所述标签的所述贴标模块(13)移动至所述组排钢管(2)标贴位置，深入对应的所述钢管内壁中，并将所述标签贴设在所述钢管内壁。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述步骤6之前还包括打磨清扫所述钢管端部内壁的步骤，根据所述步骤3得到的所述管端信息，贴标模块(13)包括90度翻转缸(4)，至少一个真空贴标夹具(5)，至少一个气动修磨器(6)和标定板(3)；所述贴标模块(13)的气动修磨器(6)朝向所述钢管管端，并深入所述钢管管端的所述内壁进行打磨清扫，对所述钢管管端的所述内壁进行打磨后再转动所述真空贴标夹具(5)朝向所述钢管管端，开始执行所述步骤6的所述贴标。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，还包括步骤7，二次贴标，重复所述步骤2-5后，所述六轴机器人(1)将吸附了二次标签的所述贴标模块(13)移动至所述组排钢管(2)标贴位置，在所述钢管内壁的与前次贴标的位置的相对位置处进行二次贴标。

4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，贴完标签后，所述六轴机器人(1)、所述贴标模块13、所述3D结构线扫描模块(14)和所述组排钢管定位模块(15)复位，链床将已经贴标好的所述组排钢管(2)运离后，运送下一批未贴标的所述组排钢管(2)至所述贴标工作区域进行贴标工作。

5.一种执行权利要求1所述的钢管管端内壁贴标方法的系统，包括控制系统，控制系统控制钢管管端内壁贴标系统对组排钢管(2)的各钢管内壁进行贴标，其特征在于，还包括：六轴机器人(1)，六轴机器人(1)驱动的贴标模块(13)，3D结构线扫描模块(14)，组排钢管定位模块(15)和标签打印模块(16)；控制系统通过控制所述六轴机器人(1)和所述贴标模块(13)将所述标签打印模块(16)打印出的具有钢管特征信息的所述标签贴设于所述组排钢管(2)的各个钢管的所述内壁。

6.根据权利要求5所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述3D结构线扫描模块(14)包括3D线扫传感器(7)和直线模组(8)，所述3D线扫传感器(7)设置于所述直线模组(8)上，所述3D线扫传感器(7)通过驱动装置(71)在所述直线模组(8)上来回运动。

7.根据权利要求6所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述3D结构线扫描模块(14)依次对所述组排钢管(2)进行扫描，得到位置信息、钢管管径信息、管壁厚度信息以及钢管管端状况信息。

8.根据权利要求7所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述组排钢管定位模块(15)包括支架(151)和设置于所述支架(151)上的带导向气缸(9)，以及连接于所述带导向气缸(9)的硅胶压块(10)。

9.根据权利要求8所述的钢管管端内壁贴标系统，其特征在于，所述标签打印模块(16)包括标签打印机(11)和防粘取标台(12)，其中，所述标签打印机(11)将所述标签打印好后，所述标签通过剥离器，将所述标签传送到所述防粘取标台(12)，所述标签的粘胶层朝下与所述防粘取标台(12)接触，所述防粘取标台(12)包括真空系统。