用于将铸造零件从借助于铸造过程获得的群组中分离的方法和系统

摘要

本方法包括将群组(3)放置在第一工作区域(z1)中，借助于第一人工视觉系统(4)获得群组(3)的图像并且对所述图像进行处理，获得参照第一人工视觉系统(4)的空间参照系(X、Y、Z)的切削点的坐标和铸造零件的取向，将所述切削点的坐标和零件的取向转换至布置在第二工作区域(z2)中的第一操作器(2)的空间参照系(X’、Y’、Z’)，确定用于分离每个铸造零件(14)的攻角，并且将所述切削点的坐标、取向以及攻角传输至第一工业操作器(2)以在该切削点处以适当的取向和确定的攻角来施用操作工具(8)。该方法包括将群组紧固在第二工作区域(z2)中。

说明书

技术领域

本发明包括在钢铁工业技术领域中，并且更具体地，包括在将零件 从由通用结构(群组)支撑的通过铸造生产的成组的零件中分离的行业 中。

背景技术

铸造群组通常包括浇口杯或浇口、供给线、冒口以及能够被附接至 冒口和/或供给线的铸造零件。填注杯、供给线以及冒口为供模具中熔 融的材料流动通过以形成铸造零件的管道和腔体。供给线可以包括与浇 口连通的连接分支和供给铸造零件或冒口的侧部的二级线。在模具中制 造铸造零件——其中，铸造零件在群组中获得——要求将铸造零件在确 定的切削点处与冒口或供给线分离，为此一般使用切削工具。

这项任务一般手动地执行，这涉及到需要由执行该项任务的操作者 付出巨大努力的繁琐工作。这些操作者遭受安装中存在的噪音和烟尘、 以非人体工程学的姿势工作、并且会由于切销工具的错误使用而受伤， 因此他们的工作质量会受到严重的影响。此外，正确的结果取决于工人 的经验和情绪。

有时会使用特别设计的模具以将零件与剩余的群组自动地分离；然 而，零件上研磨砂的存在极大地减小了模具的工作寿命，使得需要不适 合于日常生产的非常高的维修次数。另一方面，存在有大量的基准物， 使得需要为它们中的每一者设计并且获得特定的模具，因此，它们的收 益性受到严重质疑。

鉴于上述问题并且由于大量的这种类型的各种零件，为每个零件确 定允许铸造零件与群组并且更具体地与和它们附接的冒口或供给线精 确并准确地分离的工具的接入点及其切削角度和进入角——这对于将 铸造零件与和它们附接的群组(与冒口或在适当的情况下与供给线)自 动分离是必不可少的——是费力的。

尽管已经设计了用于将铸造零件与它们的群组分离的试图减轻这 种费力程度的各种系统，诸如在专利文献JP2000225459(A)、 JP2000317622(A)、FR2907039(A1)、FR2901161(A1)、WO9738822(A1)以 及US6364032(B1)中所描述的之类的系统，但这些系统中目前没有一个 能够实现允许减少费力程度、保持手动工艺的灵活性并且同时确保在对 于每个特定零件所特别要求的点处执行精确切削以将铸造零件与群组 有效分离的自动操作。

同样已知的是提供了一种用于基于视觉和机器人技术执行该任务 的自动解决方案的专利JP 2010 234431 A和JP 4 071769A。总之，这些 系统要求需要借助于教示进行机器人系统编程。必须为现有基准物中的每 一者进行该繁重的编程，并且每当新的基准物添加到生产中时必须进行该 繁重的编程，这要求非常长的调试时间，并且该调试仅能由特定的人员执 行。

因此，本发明的方法在灵活性方面是一种进步，这是由于其不论群 组以何位置或何取向定位并且不论考虑中的零件为何种类型，均单独地 为每个特定零件自动地计算切削点。这例如解决了诸如在固化过程期间 出现的供给线的变形或随着模具的使用而出现的存在过多的大量的基 准物等之类的问题。此外，无须在每当改变零件类型时停止生产，从而 可以同时以若干个基准物进行工作。另一方面，本发明的方法与目前为 止出现的自动化解决方案相比要求更短的调试时间，并且消除了对专业 人员的需要，甚至连工人也能够构造该系统，并无需在机器人系统上执 行先前的教示编程。最后，本发明的方法还允许在需要时通过人机界面 进行人为干预以选择或纠正所述点。因此在生产过程期间是由操作者自 己选择工具的角度和切削点，并且将该工具朝向期望的点引导，而无需 重新编程该系统或在工具的工作区域中进行物理干扰。

发明内容

本发明的目的是借助于一种用于将铸造零件从借助于铸造过程获 得的群组中分离的方法和系统来克服上文详细描述的技术现状的缺点， 该群组包括浇口杯、供给线、铸造零件以及供给冒口。在本发明的范围 内，群组既可以理解为完整的群组和也可以理解为不完整的群组(例如 缺少已经从群组中卸除的部分)。

本发明的方法包括：

a)限定用于第一计算机视觉系统的空间参照系(X、Y、Z),在第二 工作区域中限定用于第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、Z’)，并且 使所述两个空间参照系根据分离它们的距离(x、y、z)和每条轴线的取向 来相互关联；

b)研发用于第一工业操作器的基于通过参数的运动指令的基本编程 算法；

c)存储对应于群组的铸造零件、供给线和冒口的、包括用于将铸造 零件从群组中切削的切削点的数据的数据；

d)将群组放置在第一工作区域中；

e)借助于第一计算机视觉系统获得铸造群组的图像；

f)处理在阶段e)中由第一计算机视觉系统获得的群组的图像以根据 阶段e)的图像的数据和在阶段c)中存储的数据来获得铸造零件的取向和 切削点的坐标；

g)将第一计算机视觉系统的空间参照系(X、Y、Z)的切削点的坐 标和零件的取向转换至第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、Z’)；

h)基于包括在计算机设备中的数据库中的参照进入角值来确定用于 分离每个铸造零件的进入角；

i)将计算出的坐标和取向以及阶段h)的进入角传输至第一工业操作 器，第一工业操作器允许在用于切削群组的切削点处、以适合的取向以及 以确定的进入角面对包括至少一个分离工具的分离系统。第一操作器可承 载分离工具以便将该分离工具施用在仍留存的零件上，或者第一操作器可 承载零件并且将该零件带至组装在结构上的分离工具。

j)将群组紧固在所述第二工作区域中，并且在第二工作区域中借助于 分离系统将每个铸造零件从群组中分离。

在一个实施方式中，该方法可以包括通过第一工业操作器操纵分离 系统。为此，分离系统将被限定为工作工具。随后，不是像往常运行的 一样借助于“教示”编程特定空间点，而是通过参数基于运动指令限定 算法，因此，该算法对所有现存基准物都是有效的。

该方法还可以包括将群组固定(例如借助于固定器具)在运送系统 上，该运送系统将群组从第一工作区域移动至定位有具有分离系统的第 一操作器的第二工作区域。群组可以由例如操作者手动地放置在第一区 域或可以来自前一装置。该方法包括从阶段e)计算群组的前进距离以 更新阶段g)的切削坐标。

本文所描述的群组可以被支撑在运送系统的两个表面上，即，上表 面和下表面。有时两个表面中的一个表面包括凹部或凸部，以便支撑分 离工具并且有助于切削，使得若在群组的另一表面上执行分离时，会发 生错误。在以下实施方式中，群组的表面借助于计算机视觉系统识别并 且数据被发送至工业操作器；在群组的表面并不是最适合的表面的情况 下，操作器负责将其翻转。

在第二替代性实施方式中，分离系统还通过第一工业操作器来操 纵。然而，第二工作区域在运送系统的外部。在第三工作区域中(布置 在第一计算机视觉系统之后)，已设置有将群组从第三工作区域传送至 第二工作区域的第二操作器，其中在第二工作区域定位有具有分离工具 的第一操作器。

对于传送而言，工业操作器可以例如通过浇口抓取群组，浇口为对 于所有铸造群组而言的共有部分、在相同的铸件中的对于所有基准物而 言是通用的并且相同的，这使得能够使用相同的工具来操纵不同类型的 基准物，从而减小工具更换的次数和成本。

在本实施方式中，第一计算机视觉系统布置在第一工作区域与第三 工作区域之间，使得其在第二操作器将群组传送至用于分离的第二工作 区域之前捕获群组的图像。

在该第二实施方式中，该方法包括以下阶段：

k)在第三工作区域中限定用于操纵抓握工具的第二工业操作器的空 间参照系(X”、Y”、Z”)，并且使第二操作器的空间参照系(X”、Y”、 Z”)与第一计算机视觉系统的空间参照系(X、Y、Z)根据分离它们的 距离(x1、y1、z1)和每条轴线的取向来相互关联；

l)存储对应于抓握元件的、包括用于抓握铸造群组的抓握点的数据和 群组的表面的数据的数据；

并且，该方法在阶段e)之后并且阶段i)之前包括以下阶段：

m)处理在阶段e)中由第一计算机视觉系统获得的群组的图像以根 据阶段e)的图像的数据和在阶段l)中存储的数据来获得群组的取向、群 组的表面以及抓握点；

n)将第一计算机视觉系统的空间参照系(X、Y、Z)的阶段m)的 抓握坐标和群组的取向转换至第二工业操作器的空间参照系(X”、Y”、 Z”)；

o)将阶段m)的抓握坐标、群组的表面以及群组的取向传输至第二 工业操作器以通过抓握元件抓握群组。群组的表面理解为将传输群组的保 持与分离工具相对并且因此分离工具将在该表面上作用的第一表面或第 二表面的数据。

p)基于阶段n)的坐标借助于第二工业操作器的抓握工具在第三工作 区域中抓握和翻转群组；

q)将群组定位在第二工作区域上以将群组以确定的位置和取向放置；

并且，该方法在阶段e)之后并且阶段g)之前包括以下阶段：

r)根据群组的表面并参照第一计算机视觉系统的抓握坐标对切削点的 坐标、零件的取向以及进入角进行更新；

这种定位是必须的，使得第一操作器能够基于由第一计算机视觉系 统获得的图像的数据分离每个铸造零件。在上述的本发明的第一实施方 式中，由于群组自第一工作区域至第二工作区域是固定的，因而将群组 以确定的位置和取向的方式定位的这种定位没有必要的。该定位可以借 助于构造成将群组以确定的位置和取向固定的定位器具来完成，或第二 工业操作器可以在切削操作期间紧固群组。

在本实施方式中，还提供有将群组从第一工作区域移动至第三工作 区域的运送系统和根据在运送系统上群组的前进对阶段n)的抓握坐标 进行的更新。

在第三实施方式中，正如第二实施方式中一样，第二工作区域在运 送系统的外部，并且分离系统由第一工业操作器操纵，并且第二工业操 作器已经设置在第三工作区域中，该第二工业操作器将群组从第三工作 区域传送至定位有具有分离系统的第一操作器的第二工作区域。

在该第三实施方式中，已经提供了并入布置在第一工作区域与第三 工作区域之间的第二计算机视觉系统。

第二计算机视觉系统在第二操作器将群组传送至用于分离的第二 工作区域之前捕获群组的图像。该第二计算机视觉系统构造成获得群组 的数据，该数据允许获得群组的表面、抓握点的坐标以及群组的取向。

因此防止了由于通过第二工业操作器操纵群组而在切削点的坐标 和零件取向中出现的可能的偏差。

在本实施方式中，第一计算机视觉系统布置在第二工作区域之前并 且第三工作区域之后，第一视觉系统在运送系统的外部，并且构造成获 得群组的数据，该数据允许获得切削点的坐标和零件的取向。在本实施 方式中，群组的定位正如第二实施方式中一样没有必要的，这是由于该 阶段在通过第一计算机视觉系统处理群组的图像的阶段之前。

群组可以借助于防止群组在分离期间移动的固定器具紧固在第二 工作区域中。在这种情况下，第二工作区域可以包括借助于第二操作器 来运送的群组输送区域和用于通过第一操作器分离的分离区域，第一计 算机视觉系统布置在群组输送区域与分离区域之间。在这种情况下，可 以存在有将群组从输送区域移动至分离区域的附加的运送系统，并且可 以包括将群组固定在输送区域中。

群组也可以通过第二工业操作器紧固以防止群组在分离操作期间 移动。在这种情况下，第二工作区域将具有定位第一计算机视觉系统和 执行分离操作的单个区域。

在本发明的第三实施方式中，该方法包括以下阶段：

k1)在第三工作区域中限定用于操纵抓握工具的第二工业操作器的空 间参照系(X”、Y”、Z”)，限定用于布置在第一工作区域与第三工作区 域之间的第二计算机视觉系统的空间参照系(X”’、Y”’、Z”’)，并且 使所述两个参照系根据分离它们的距离(x1、y1、z1)和每条轴线的取向 来相互关联；

l1)存储对应于抓握元件的、包括用于抓握铸造群组的抓握点的数据 和群组的表面的数据的数据；

并且，该方法在阶段d)之后并且阶段e)之前包括以下阶段：

m1)借助于第二计算机视觉系统获得铸造群组的图像；

n1)处理在阶段m1)中由第二计算机视觉系统获得的群组的图像以 根据阶段m1)的图像的数据和在阶段l1)中存储的数据来获得群组的表 面、群组的取向以及抓握点的坐标；

o1)将第二计算机视觉系统的空间参照系(X”’、Y”’、Z”’)的阶 段n1)的抓握点的坐标和群组的取向转换至第二工业操作器的空间参照系 (X”、Y”、Z”)；

p1)将在阶段o1)中计算的坐标、群组的取向以及群组的表面传输至 第二工业操作器以在抓握点处抓握群组；

q1)基于阶段o1)的坐标借助于第二工业操作器的抓握工具根据群组 的表面在第三工作区域中抓握和翻转群组；

r1)将群组以未确定的取向定位在第二工作区域上；

一旦群组已经在阶段d)中被放置并且在第三工作区域中的抓握阶段 之前执行阶段m1)中的借助于第二计算机视觉系统获得图像，并且，在 阶段r1)之后并且阶段j)的分离之前执行阶段e)中借助于第一计算机视 觉系统获得图像。

在本实施方式中对于运送系统还设置成用以将群组从第一工作区 域移动至第三工作区域以及根据在运送系统上群组的前进对阶段o1)的 抓握坐标进行更新。

在第四实施方式中，分离系统位于第二工作区域中的结构上，该结 构可以在运送系统外部或不在运送系统外部。操纵抓握工具的第一工业 操作器将群组从第三工作区域传送至第二工作区域，并且将群组以对于 每个分离点计算的位置、取向以及进入角定位在分离系统的下方，从而 在切削阶段期间紧固群组以便正确地分离零件。

在该实施方式中，第一计算机视觉系统布置在第一工作区域与第三工 作区域之间，使得其在第一操作器将群组传送至用于分离的第二工作区域 之前捕获群组的图像。

在该第四实施方式中，该方法包括以下阶段：

k2)限定用于第一工业操作器的位于分离系统的原点处的第二空间参 照系(X”’,Y”’,Z”’)；

l2)存储对应于抓握元件的、包括用于抓握铸造群组的抓握点数据和 群组的表面的数据的数据；

并且，该方法在阶段e)之后并且阶段g)之前包括以下阶段：

m2)处理由第一计算机视觉系统在阶段e)中获得的群组的图像以根 据阶段e)的图像的数据和在阶段l2)中存储的数据来获得群组的表面、 群组的取向以及抓握点；

n2)将第一计算机视觉系统的空间参照系(X、Y、Z)的阶段m2) 的抓握坐标和群组的取向转换至第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、 Z’)；

o2)将抓握坐标、群组的表面和群组的取向传输至第一工业操作器以 通过抓握元件抓握群组；

p2)基于的阶段n2)的坐标借助于由第一工业操作器操纵的抓握工具 根据群组的表面在第三工作区域中抓握和翻转群组；

并且，该方法在阶段g)之后并且阶段i)之前包括以下阶段：

q2)将第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、Z’)的切削点的坐 标、零件的取向以及进入角转换至参照分离系统的第一工业操作器的第二 空间参照系(X”’、Y”’、Z”’)；

并且，该方法在阶段i)之后并且阶段j)之前包括以下阶段：

r2)根据分离坐标、零件的取向以及进入角将用于分离群组的分离点 在第二工作区域中定位在分离系统的下方；

一旦群组已经在阶段d)中被放置并且在第三工作区域中的抓握阶段 p2)之前执行阶段e)中的借助于第一计算机视觉系统获得图像。

在本实施方式中对于运送系统还设置成用以将群组从第一工作区域移 动至第三工作区域，并且根据在运送系统上群组的前进对阶段n2)的抓握 坐标进行更新。

在第五实施方式中，正如第四实施方式中一样，分离系统位于第二工 作区域中的结构上，该结构可以在运送系统的外部或不在运送系统的外 部，并且操纵抓握工具的第一工业操作器将群组从第三工作区域传送至第 二工作区域，并且将群组以对于每个分离点计算的位置、取向以及进入角 定位在分离系统的下方，从而在切削阶段期间紧固群组以便正确地分离零 件。

在该第五实施方式中，已经提供了并入布置在第一工作区域与第三工 作区域之间的计算机视觉系统。

第二计算机视觉系统在第二工业操作器将群组传送至用于分离的第二 工作区域之前捕获群组的图像。该第二计算机视觉系统构造成获得群组的 数据，该数据允许获得群组的表面、抓握点的坐标以及群组的取向。

在本实施方式中，第一计算机视觉系统布置在第二工作区域之前并且 在第三工作区域之后，并且构造成获得群组的数据，该数据允许获得切削 点的坐标和零件的取向。

因此防止了由于通过第一工业操作器操纵群组而在切削点的坐标 和零件的取向中出现的可能的偏差。

在本发明的第五实施方式中，该方法包括以下阶段：

k3)限定用于布置在第一工作区域与第三工作区域之间的第二计算机 视觉系统的空间参照系(X”、Y”、Z”)，并且使第二计算机视觉系统 的空间参照系(X”、Y”、Z”)与第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、 Z’)根据分离它们的距离(x1、y1、z1)和每条轴线的取向来相互关联， 并且限定用于第一工业操作器的位于分离系统的原点处的第二空间参照 系(X”’、Y”’、Z”’)；

l3)存储对应于抓握元件的、包括用于抓握铸造群组的抓握点的数据 和群组的表面的数据的数据。

并且，该方法在阶段d)之后并且阶段e)之前包括以下阶段：

m3)借助于第二计算机视觉系统获得铸造群组的图像；

n3)处理在阶段m3)中由第二计算机视觉系统获得的群组的图像以 根据阶段m3)的图像的数据和存储在阶段l3)中的数据来获得群组的表 面和取向以及抓握点的坐标；

o3)将第二计算机视觉系统的空间参照系(X”、Y”、Z”)的抓握 点的坐标和群组的取向转换至第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、Z’)；

p3)将抓握坐标、群组的表面以及群组的取向传输至第一工业操作器 以通过抓握元件抓握所述群组；

q3)基于阶段o3)的坐标借助于由第一工业操作器处理的抓握工具根 据群组的表面在第三工作区域中抓握和翻转群组；

并且，该方法在阶段g)之后并且阶段i)之前还包括：

r3)将第一工业操作器的空间参照系(X’、Y’、Z’)的切削点的坐 标、零件的取向以及进入角转换至参照分离系统的第一工业操作器的空间 参照系(X”’、Y”’、Z”’)；

并且，该方法在阶段i)之后并且阶段j)之前还包括以下阶段：

s3)根据阶段r3)的分离坐标、零件的取向以及进入角将用于分离群 组的分离点在第二工作区域(z2)中定位在分离系统的下方；

在群组一旦已经在阶段d)中被放置并且在第三工作区域中的抓握阶 段q3)之前执行阶段m3)中的借助于第二计算机视觉系统获得图像。并 且在阶段q3)之后并且阶段j)的分离之前执行阶段e)中的借助于第一 计算机视觉系统在第二工作区域中获得图像。

在该实施方式中对于运送系统还设置成用以将群组从第一工作区域移 动至第三工作区域并且根据在运送系统上群组的前进对阶段o3)的抓握坐 标进行更新。

本发明的方法在数据传输阶段i)之前可以够包括由操作者做出的对 每个切削点坐标、每个零件的取向以及进入角的修改：

-切削点和取向的手动选择。

-借助于键盘对所需进入角的输入。

本方法可以包括，在数据传输阶段o)、p1)、o2)或p3)之前，由 操作者对群组的取向坐标和抓握点进行修改。

也就是说，对于操作者来说，可以通过监控器观察到由系统获得的 数据并且决定在他看来这些数据是否必须被用于分离或这些数据是否 必须被修改(例如通过在图像上进行点击)。

该分离系统可以构造成允许借助于若干个静态的分离工具在单次 操作中分离若干个零件。在该实施方式中，每个分离系统对特定基准物 而言是特定的。在本实施方式中，极大地减小了方法的周期，而该周期 对成功的、技术上合理的解决方案来说是一个极其重要的参数。

分离系统可以构造成允许借助于若干个动态分离工具在单次操作 中分离若干个零件。通过本实施方式，每个分离工具将设置有允许每个 分离工具以不同的自由度运动的附加的元件，例如由齿轮马达操作的线 性螺纹模块，从而能够根据接收的数据例如通过PLC构造它们的位置 和取向，从而能够同时执行若干个分离。本实施方式允许将该分离系统 适用于生产中存在的任何类型的基准物。在本实施方式中，极大地减小 了方法周期，该周期对成功的、技术上合理的解决方案来说是极其重要 的参数。

该方法可以包括使用一个或若干个分离系统以执行阶段j)。

该方法可以包括，在阶段c)中，存储对应于每种类型的铸造群组 的独特元件的单独式样图像的数据，该独特元件为群组的冒口或铸造零 件。独特元件理解为允许识别群组类型的零件或冒口。一种类型的群组 理解为由相同类型的零件(相同的基准物)形成的所有那些群组，而不 论群组中零件的数目或布置如何，不同类型的群组被认为是由不同零件 形成的群组。同样理解的是，每个群组由单个基准物的零件形成。根据 群组的类型，独特元件可以是铸造零件或供给冒口。

该独特元件可以包括每个式样图像之间的距离的数据和用于将铸 造零件从群组中切削的至少一个切削点。此外，在阶段f)中，该方法 可以包括将在阶段e)中由第一计算机视觉系统获得的群组的图像与在 阶段c)中存储的独特元件的图像进行比较，并且获得相对于群组的上 述图像的群组的上述独特元件的位置和取向，并且基于由第一计算机视 觉系统提供的位置坐标和基于群组的独特元件的式样图像的切削坐标 来确定用于切削每个铸造零件的切削点。

该方法可以包括，在阶段l)和l2)中，存储对应于每种类型的铸 造群组的独特元件的单独的式样图像的数据——该独特元件为抓握元 件，以及区分群组的表面的独特元件。

所述独特元件可以包括每个式样图像之间的距离的数据和用于抓 握群组的抓握元件的至少一个抓握点。此外，在阶段m)和m2)中， 该方法可以包括将在阶段e)中由第一计算机视觉系统获得群组的图像 与在阶段l)和l2)中存储的独特元件的单独的式样图像进行比较，并 且获得相对于群组的上述图像的群组的上述独特元件的位置和取向，并 且基于由第一计算机视觉系统提供的位置坐标和基于群组的独特元件 的式样图像的抓握点的坐标来确定抓握元件的抓握点，以及获得群组的 表面。

该方法可以包括，在阶段l1)和l3)中，存储对应于每种类型的铸 造群组的独特元件的单独的式样图像的数据——该独特元件为抓握元 件，以及区分群组的表面的元件。

所述独特元件可以包括每个式样图像之间距离的数据和用于抓握 群组的抓握元件的至少一个抓握点。此外，在阶段n1)和n3)中，该 方法可以包括将在阶段m1)和m3)中由第二计算机视觉系统获得的群 组的图像与在阶段l1)和l3)中存储的独特元件的单独的式样图像进行 对比，并且获得相对于群组的上述图像的群组的上述独特元件的位置和 取向，并且基于由第二计算机视觉系统提供的位置坐标和基于群组的独 特元件的式样图像的抓握点的坐标来确定抓握元件的抓握点以及群组 的表面。

该方法可以包括使用形态分析，其中，在阶段c)中，该方法包括 存储群组的轮廓的任一点与用于将铸造零件从群组中切削的切削点之 间的距离的数据。同样地，在阶段f)中，该方法包括处理图像以将图 像的不需要的部分移除，以及获得关于零件的轮廓和形态的信息。该方 法还包括根据在阶段f)中获得的信息和在阶段c)中存储的数据以像 素的方式获得每个铸造零件的位置和取向。

附图说明

下文基于若干附图描述本发明的方面和实施方式，其中，

图1示意性地示出了本发明的方法的第一实施方式。

图2示出了用于实施本发明的方法的图1的实施方式的可能的装 置。

图3示出了用于实施本发明的方法的图1的实施方式的替代性装 置。

图4示意性地示出了本发明的方法的第二实施方式。

图5示出了用于实施本发明的方法的图4的实施方式的可能的装 置。

图6示出了用于实施本发明的方法的图4的实施方式的可能的装 置，其中，第一工业操作器用作用于在切削过程期间紧固群组的紧固元 件。

图7示意性地示出了本发明的方法的第三实施方式。

图8示出了用于实施本发明的方法的图7的实施方式的可能的装 置。

图9示出了用于实施本发明的方法的图7的实施方式的可能的装 置，其中，第一操作器用作用于在借助于第一计算机视觉系统进行图像 捕获过程期间紧固群组的紧固元件。

图10示出了本发明的方法的第四实施方式，其中，分离系统由结 构支撑。

图11示出了本发明的方法的第五实施方式，其中，分离系统由结 构支撑，并且第二计算机视觉系统已经设置在第一工作区域与第三工作 区域之间。

图12示出了群组的实施方式，本发明、全局参照系、抓握区域的 识别、群组中包括的零件的识别以及由群组中的计算机视觉系统计算的 坐标可应用于该群组。

图13示出了基于存储的数据的切削元件的进入角的指定。

图14示意性地示出了自真实群组的第一表面截取的图像的实施方 式。

图15示意性地示出了自真实群组的第二表面截取的图像的实施方 式。

图16示意性地示出了经预处理的图像的实施方式，所述图像基于 图14的真实图像进行预处理以消除干扰并改进图像。

图17B示意性地示出了与图16中示出的小冒口中的一个小冒口相 对应的式样图像的实施方式。

图17C示意性地示出了与图16中示出的大冒口中的一个大冒口相 对应的式样图像的实施方式。

图17D示意性地示出了与图16中示出的浇口杯相对应的式样图像 的实施方式。

图17E示意性地示出了图16中示出的铸造零件中的一个铸造零件 的对应的式样图像的实施方式。

图18B示意性地示出了为图17B中示出的式样图像指定的切削点的 图像。

图18C示意性地示出了为图17C中示出的式样图像指定的切削点 的图像。

图18D示意性地示出了为图17D中示出的式样图像指定的抓握点 的图像。

图19示意性地示出了基于真实冒口的式样图像的真实群组的处理 图像中存在的小冒口的识别。

图20示意性地示出了基于由计算机视觉系统返回的信息的切削点 的计算。

图21示出了不完整的群组。

图22示出了借助于水平的、竖直的、或成确定角度的固定器具固 定零件的阶段。

图23示出了由若干个分离工具形成的分离系统。

图24示出了由若干个分离工具形成的分离系统，其中，分离工具 具有相对于彼此进行相对运动的可能性和绕它们本身进行旋转的可能 性。

在这些附图中，存在有标识以下元件的附图标记：

1   第一运送系统

1’ 第二运送系统

2   第一工业操作器

3   群组

4   第一计算机视觉系统

5   固定器具

6   定位器具

7   第二操作器

8   分离工具

9   抓握工具

10  结构/机架

12  第二计算机视觉系统

13  计算机设备

14  铸造零件

15a 连接分支

15b 二级分支

15c 侧分支

15d 浇口杯

16a 小冒口

16b 大冒口

B   群组的真实图像

C   群组的处理图像

C1  群组的预处理图像

D2  小冒口的式样图像

D3  大冒口的式样图像

D4  浇口杯的式样图像

D5  铸造零件的式样图像

81至84 分离工具的示意性描绘

具体实施方式

图1至图11示出了用于分离零件的可能的分离装置，本发明可以集 成在该分离装置中。如可以观察到的，要被分离的铸造零件的群组(3) 从前一制造过程或借助于操作者到达分离装置。

群组(3)将穿过捕获群组图像的第一计算机视觉系统(4)。由于 第一计算机视觉系统(4)是静态视觉系统，因此其可以借助于保护罩 来免受出现在装置中烟尘和沙子以及高温的影响，并且保持在照明上的 连续控制，以及防止与外界的干扰。由第一计算机视觉系统获得的信息 将被传输至将管理第一计算机视觉系统(4)的数据的计算机设备(13)。 相对于铸造零件(14)的预定基准物的重要点的位置或相对于每种类型 的群组(3)的冒口(16a、16b)的重要点的位置，以及根据零件(14) 的类型的用于分离工具(8)的进入角将借助于例如式样图像或电子模 型以及数据库的输入在计算机设备(13)启动时被传输至上述的计算机 设备(13)。计算机设备(13)将使用铸造零件或冒口的式样图像的信 息以及来自第一计算机视觉系统(4)的经处理的图像信息来计算分离 工具(8)的最优接入点、零件的取向以及进入角。如果位于控制站中 的操作者认为是便捷或必需的，则计算机设备(13)包括为此通过使用 图形界面而对分离工具(8)的接入点的坐标、零件的取向以及工具的 进入角进行显示、检查以及修改的功能。

第一计算机视觉系统(4)的参照系(X、Y、Z)的所计算的零件 的取向和分离点的坐标随后将转换至第一工业操作器(2)的参照系(X’、 Y’、Z’)。

随后将数据传输至第一工业操作器(2)。为此，会在计算机设备(13) 与第一工业操作器(2)的控制器之间建立例如以太网通信或RS-232通 信。

此外群组(3)能够借助于运送系统(1)进行移动，因此，群组(3) 的前进将借助于读取编码器的脉冲以及将其转化成的直线距离来计算。 或者通过I/O卡从计算机设备(13)进行脉冲的这种读取或者通过诸如 的DSQC 377 A/B之类的编码器界面从工业操作器的控制器来进行 读取。

第一工业操作器(2)将执行使得能够在用于切削群组(3)的至少 一个切削点处、以适当的取向以及以确定的进入角面对包括至少一个分 离工具(8)的分离系统的必要的运动以便执行分离。

图1、图2和图3示出了本发明的方法(根据权利要求1和2)的 第一实施方式，其中，观察到有第一工作区域(z1)，在该第一工作区 域(z1)中，出于在每次分离后保持切削坐标的目的，操作者借助于固 定器具(5)将群组固定在运送系统(1)上的任何位置中。固定器具(5) 为用来固定铸造零件(14)的不同基准物的通用器具。这种器具的示例 可以是运送系统上的一组磁化板，操作者在他希望进行磁化/消磁时在 这组磁环板中进行选择。另一可能的选项可以是通过供给线中的任一供 给线来固定零件的一组卡夹件。固定器具(5)能够将群组水平地或如 图16中所描绘的竖直地或成确定角度地固定在运送系统(1)上。

也可以观察到用于获得上述群组(3)的图像及其根据本发明的方 法的阶段f)至h)对其进行处理的第一计算机视觉系统(4)，以及第 二工作区域(z2)，第一工业操作器(2)可在该第二工作区域(z2)中 工作，该第一工业操作器(2)根据阶段i)中传送的切削点的坐标、零 件的取向以及进入角来操纵包括用于分离铸造零件(14)的至少一个分 离工具的分离系统。

在本实施方式中，第一计算机视觉系统(4)布置在第一工作区域 (z1)之后并且第二工作区域(z2)之前。借助于固定器具(5)对群 组(3)进行固定由操作者手动地执行。已经描绘了第二操作者，该第 二操作者在群组一经分离时即将固定器具(5)从铸造零件(14)中移 除并且将其放置在转盘式运送器上，该转盘式运送器将固定器具返回到 第一工作区域(z1)。

图2和图3分别描绘了用于固定器具(5)和运送系统(1)的两个 可能的替代性解决方案。

图4、图5和图6示出了本发明的方法(如权利要求3中所描述) 的第二实施方式，其中，可以观察到放置有群组(3)的第一工作区域 (z1)，用于获得上述群组(3)的图像并且根据本发明的方法的阶段f) 至h)对其进行处理的第一计算机视觉系统(4)以及第一工业操作器 (2)能够在其中工作的第二工作区域(z2)，该第一工业操作器(2) 根据阶段i)中传送的切削点的坐标、零件的取向以及进入角来操纵包 括用于分离铸造零件(14)的至少一个分离工具(8)的分离系统。在 本实施方式中，群组(3)布置在运送系统(1)上的第一工作区域(z1) 中，但没有必要借助于固定器具来固定群组。在这种情况下，运送系统 (1)将群组移动通过第一计算机视觉系统(4)到第三工作区域(z3)。

在本实施方式中，已经设置有构造成将群组(3)从第三工作区域 (z3)移动至第二工作区域(z2)以分离铸造零件(14)的第二工业操 作器(7)。第二操作器(7)将群组以确定的取向和位置定位在第二工 作区域(z2)中。在这种情况下，第二工作区域(z2)布置在运送器(1) 的外部。第一计算机视觉系统(4)布置在第一工作区域(z1)与第三 工作区域(z3)之间。

图5示出了定位工具(6)，该定位工具(6)允许在分离过程期间 将群组定位在第二工作区域(z2)中。

图6示出了第一工业操作器(2)在切削过程期间用作用于紧固群 组(3)的紧固元件的实施方式。

图7、图8和图9示出了本发明的方法(如权利要求4中描述)的 第三实施方式，其中，与第二实施方式中一样，限定有三个工作区域， 包括第三工作区域(z3)和第二操作器(7)，并且其中，用于借助于第 一操作器(2)进行分离的第二工作区域(z2)布置在运送系统(1)的 外部。

在这种情况下，已经设置有布置在第一工作区域(z1)与第三工作 区域(z3)之间的第二计算机视觉系统(12)，并且第一计算机视觉系 统(4)布置在第三工作区域(z3)与第二工作区域(z2)之间，使得 由第二操作器(7)从第三工作区域(z3)移动的群组在于第二工作区 域(z2)中进行分离之前穿过第一计算机视觉系统(4)。该实施方式使 得能够防止在分离过程中由于群组的从第三工作区域(z3)至第二工作 区域(z2)的操作期间的可能的偏差而产生的错误，并且没有必要将群 组(3)以确定的取向和位置放置在第二工作区域(z2)中。

图8中示出了在借助于第一计算机视觉系统(4)捕获群组图像的 过程期间、在计算分离坐标、取向以及进入角的过程期间以及分离过程 期间将群组固定在第二工作区域(z2)中的固定器具(5)。

图9示出了第一工业操作器(2)在借助于第一计算机视觉系统(4) 捕获群组的图像的过程期间、在计算分离坐标、取向以及进入角的过程 期间以及分离过程期间用作用于紧固群组(3)的紧固元件的实施方式。

图10示出了本方法(根据权利要求5)的第四实施方式，其中，由 位于第二工作区域(z2)中的至少一个分离工具(8)形成的分离系统 由实心结构或机架(10)支撑，并且第一工业操作器(2)操纵抓握工 具(9)。

与第二实施方式中一样，限定有三个工作区域。群组(3)放置在 第一工作区域(z1)中，并且在第三工作区域(z3)中，第一工业操作 器(2)抓握群组(3)以将其在分离操作之前移动至第二工作区域(z2)。

第一计算机视觉系统(4)布置在第一工作区域(z1)与第三工作区 域(z3)之间。

第一工业操作器(2)将群组(3)以对群组的每次分离而言的适当 的取向和确定的进入角定位在分离系统下方以使分离系统与用于切削 群组(3)的切削点排列成行。

图11示出了本方法(根据权利要求6)的第五实施方式，其中，与 第四实施方式中一样，位于第二工作区域(z2)中的分离系统(8)由 结构支撑，并且三个工作区域被区别开来。

在这种情况下，已经设置有布置在第一工作区域(z1)与第三工作 区域(z3)之间的第二计算机视觉系统(12)，并且第一计算机视觉系 统(4)布置在第三工作区域(z3)与第二工作区域(z2)之间，使得 由第一操作器(2)从第三工作位置(z3)移动的群组(3)在于第二工 作区域(z2)中进行分离之前穿过第一计算机视觉系统(4)，该群组(3) 由第一工业操作器(2)紧固。

该实施方式使得能够防止在分离过程中由于群组从第三工作区域 至第二工作区域(z2)的操作期间的可能偏差而产生的错误。

图12示意性地示出了具有附接至两个二级分支(15b)的相应的侧 线(15c)的铸造零件(14)的一般常规的群组(3)，所述两个二级分 支(15b)附接至包括浇口杯(15d)的模子(15)的连接分支(15c)。 浇口杯(15d)为一个铸件的群组(3)中的通用元件，并且可以用作用 于借助于抓握工具(9)所具有的工业操作器来抓握群组(3)的参照物， 而无论权利要求2、3、4和5中制造的为何种类型的零件(14)——在 制造中必需在于第二工作区域(z2)中进行分离之前操作群组。

图12示出了由第一计算机视觉系统(4)计算的坐标，以及图13 示出了基于所存储的数据的进入角的指定，以便建立关注点。由于该系 统适于特定大小和重量限制内的任何类型的群组(3)，因此其在用于将 铸造零件从它们的群组中分离的过程中涉及了新的灵活性概念。

为了建立切削点，它们的用来定位切削工具的位置借助于第一计算 机视觉系统(4)识别，该第一计算机视觉系统(4)将所需区域的式样 定位在图像中，并且将其空间坐标–x-,-y-,-z-,-β-传输至第一操作器(2)。 这些坐标既是位置坐标也是取向坐标。它们首先会被使得参照第一计算 机视觉系统(4)的坐标轴(X、Y、Z)，因此，有必要使基改变以使它 们参照工业操作器(2)的坐标系(X’、Y’、Z’)。

此外，根据权利要求2、3和5，沿着运送系统(1)群组(3)的前 进必须被加入到该获得的值。

在切削点处的进入角–α-，即，切削工具的倾斜角度，为与每种类型 的零件相关联的常量，并且自数据库中存储的记录中获得。

图14至图18示出了在搜索切削点的算法之前的步骤。在这些先前 的步骤中能够采用例如Microsoft之类的任何的图像处理程序。

首先限定用于第一计算机视觉系统(4)的参照系和用于第一工业 操作器(2)的参照系。

第一计算机视觉系统(4)的参照系的轴线的取向将通过校正照相 机来限定，由此，采集图像时的可能的变形也得以纠正，并且为图像的 每个区域计算像素毫米等值。

用于工业操作器的坐标系借助于教示来编程。坐标系的选择可以是 任意的，但对于它们来说便捷的是，与第一计算机视觉系统(4)的坐 标系在取向上一致。

必需精确地知道分离两个坐标系的距离x、y、z和它们的角度的取向 的差异以便能够随后执行基的改变。

没有必要借助于教示为工业操作器编制任意运动指令，也没有必要 如在需要关于工业操作器的运动的先前输入的其他自动系统中出现的 根据不同类型的群组来限定特定的空间点。

通过所描述的本发明，程序被加载到包括基于参数的运动指令的工 业操作器中，使得通过图形界面以及由计算机视觉系统获得的数据，与 位置、速度、工具、点的数目以及运动的类型相关的信息被发送到工业 操作器。借助于标准程序，因此可以自主地命令工业操作器，使得其适 于需执行的活动和必须与之一起工作的零件的类型。

要被使用的照相机和透镜取决于诸如工作区域、所需精确度、工作 距离以及所需连接类型之类的不同的因素。用于该应用的有效的照相机 可以是例如具有8mm透镜的1280×960的数码照相机。

图14描绘了自真实群组的第一表面截取的图像。图15描绘了自真 实群组的第二表面(与第一表面相反的表面)截取的图像。

在图14和图15的情况下，除了形成群组的、已经示意性地在图12 至图13中示出的元件之外，也可以观察到两个小冒口(16a)和两个大 冒口(16b)，其中，所述两个小冒口(16a)中的每一个小冒口均附接 至二级分支(15b)中的一个二级分支以及附接至铸造零件(14)，所述 两个大冒口(16b)中的每一个大冒口均附接至二级分支(15b)和两个 铸造零件(14)。一个或多个铸造零件(14)也可以附接至诸如侧分支 (15c)或二级分支(15b)之类的供给线。图21描绘了与图14的群组 相类似的群组(3)，但图21的该群组(3)是不完整的，即，缺少了铸 造零件中的一个铸造零件。真实图像可以通过应用不同的滤波器来处理 以改进其质量并且将负面影响式样识别的背景标记移除或移除图像中 存在的噪声。因此获得了群组(3)的无噪的、更清晰的经处理的图像 -C-(图16)。

在经处理的图像-C上，例如、并且根据图17B至图17E中所示出的， 群组(3)的之后被用作小冒口(16a)、大冒口(16b)、浇口杯(15d)以 及铸造零件(14)的式样的那些部分被选择，并且作为式样图像被单独地 存储在相应的随后的数字化文件中，式样图像例如式样图像-D2-(将用于 在小冒口中找出切削点)、-D3-(将用于在大冒口中找出切削点)、-D4-(将 用于必要时识别将于其中抓握群组的操作区域)以及-D5-(在零件已经被 选作特别元件的情况下能够依靠数据库知道哪个倾斜角度-α-对应于该特 别元件或找出切削点)。

随后执行式样图像-D2-,-D3-,-D4-中的每一者中的重要参照点的选 择。

随后可以例如通过使用美国德克萨斯州的公司NATIONAL  INSTRUMENTS的NI LabWindows^TM/CVI的工作环 境来产生图形界面以向用户示出必要的信息。因此，在本文描述的实施 方式中，已经创建了一种界面，在该界面中示出了获取的图像和其上的切 削点的位置、计算出的每个切削点的坐标、取向以及进入角。也提供了在 用户不赞同由程序计算的切削点、取向以及进入角的情况下改变切削点、 取向以及进入角的可能性。

指示了零件的类型和与该类型的零件相对应的进入角的进入角数据 库可以是例如由“记事本”创建的“.txt”文件。

关于图像的处理，可以使用例如“IMAQ Vision for /CVI”之类的不同版本的库或其他更权威的诸如HALCON libraries之类的库。

在这种情况下，已经使用了“IMAQ Vision forCVI” 库，其中，可以直接使用C语言进行编程。最初，在程序启动时，执行一 系列功能从而允许程序“学习”先前存储的图像以便随后能够在图像中识 别出它们(先前采集的式样)。此外，配置了一系列用于搜索式样的参数 作为期望(360°)寻找到的式样的位置、认为寻找是有效的必然存在的最 小匹配以及能够被执行的迭代数目等

当例如借助于光电传感器检测到一个零件时，群组的图像被捕获并 且被处理。为此，以上提到的在限定式样中的相同的滤波器被用于移除噪 声并且获得更清晰的图像。随后执行式样搜索。如果系统发现任何匹配的 式样，则获得了该式样的相对于初始式样的旋转、相对于初始式样的规模、 匹配度、关于已发现的该式样所处的位置的信息…。这通过所有上述的式 样图像-D2-、-D3-、-D4-、-D5-来执行。

随后应用一系列三角函数以获得最初以毫米限定的相对于计算机识 别系统的坐标系原点的期望的点的坐标。

为了提供对每个零件的切削点和取向进行改变的可能性，所述期望 的点可以在图像上进行选择、鼠标所具有的坐标可在界面的屏幕上进行选 择，以及其在屏幕上画出的切削线的取向当采取在屏幕上点击时，可在该 屏幕上进行选择。这些数据根据计算机屏幕的大小来给出。为了改变进入 角，操作者通过键盘手动地输入。

随后计算参照了计算机视觉系统的坐标原点并转换至毫米的坐标。

随后需要使获得的空间坐标参照至工业操作器的参照系，将零件的 前进考虑在内。为此，放置在运送系统上的编码器的脉冲借助于特定卡片 来读取；脉冲随后根据编码器的参数转换至直线距离；获得的值被添加到 先前的空间坐标，并且最终，基的改变如在先前的情况下的被执行以参照 相对于第一工业操作器(2)的参照系的坐标。

为了计算进入角，为每种类型的零件指定名称，并且随后运行.txt 文件以提取处对应于定位名称的进入角。

该信息被发送至工业操作器的控制器。为此，需要在计算机设备与 控制器之间建立通信。例如，可以使用借助于套接口的TCP协议下的通信。 随后需要为两个应用限定共用帧，在该帧中构造要被发送的信息。

最终，工业操作器通过接收到的旋转和进入角来解释帧并且接近指 示点。此外，工业操作器根据群组的前进程度在闭环中修正其位置。

图23示出了出于同时执行若干个零件分离的目的的由若干个分离 工具(8)形成的分离系统。

这些工具例如可以是静态的，使得每个分离系统对于特定的基准物 来说是特定的。

这些工具同样也可以是动态分离工具，其设置有马达和允许它们沿 不同方向移动的移动导引件并且具有外部通信，由此，它们接收要到达的 位置。该位置及其取向因此可以根据所接收的数据来构造，并且因此可以 同时执行若干个分离。

图24示出了由4个相对于彼此相对运动的分离工具形成的分离系统 (8)的可能的实施方式。

贯穿该描述，方向X指的是群组的纵向方向，方向Y指的是在平面 中与方向X垂直的方向，以及方向Z指的是对应于群组的高度的方向。

在X轴线上，分离工具(81)和(82)被固定，并且分离工具(83) 和(84)被刚性地附接，因此X3＝X4。

另一方面，沿Y方向，分离工具(81)和(82)对称地移动，使得 Y1＝-Y2。对于分离工具(83)和(84)，发生相同的情况(Y3＝-Y4)。然 而，若群组需要，则Y1可以与Y3不同。

分离工具借助于由齿轮马达操作的线性螺纹模块来移动。Y轴线的 螺纹模块允许两个分离工具借助于单个马达进行对称运动。

另一方面，对于在X轴线上运动，已经使用了用作主从模式的两个 线性螺纹模块，假定两个线性螺纹模块的位置一直都是相同的。

每个分离工具(81、82、83、84)的定位借助于PCL来控制。