[0006] 本发明的目的在于提供一种六角牛腿口钢节点焊接的上料方法。
[0007] 本发明采用的上料装置，包括外框架、驱动机构、夹持机构、置物台和工作平台。所述的驱动机构包括第一横移组件、第二横移组件、竖移组件和两轴转动组件。所述的第一横移组件包括第一滑轨、横滑梁和第一驱动件。第一滑轨固定在外框架上。横滑梁与第一滑轨构成滑动副。横滑梁由第一驱动件驱动。所述的第二横移组件包括横移滑板、第二滑轨和第二驱动件。所述的第二滑轨均与横滑梁固定。横移滑板与第二滑轨构成滑动副。横移滑板由第二驱动件驱动。所述的竖移组件包括竖滑柱、第三滑轨和第三驱动件。所述的第三滑轨与竖滑柱固定。第三滑轨与横移滑板构成滑动副。第三滑轨由第三驱动件驱动。所述的两轴转动组件包括第一固定板、第四驱动件、第二固定板和第五驱动件。所述的第一固定板与竖滑柱的底端固定。第二固定板与第一固定板构成转动副。第二固定板由第四驱动件驱动。
[0008] 所述的夹持机构包括摄像头、靠山板、吸附电磁铁组、电磁铁固定架和辅助支撑片。所述靠山板的安装侧面与第二固定板构成转动副。靠山板由第五驱动件驱动。吸附电磁铁组包括a个吸附电磁铁，1≤a≤10。吸附电磁铁组共有两个。两个吸附电磁铁组内的吸附电磁铁与第一安装板、第二安装板的外侧面分别固定。同一吸附电磁铁组内吸附电磁铁的吸附侧面在同一平面内。摄像头固定在靠山板上。辅助支撑片的内侧面与靠山板的一条边缘固定，且高出靠山板的工作侧面b距离。8mm≤b≤40mm。
[0009] 所述的工作平台设置在两根第一滑轨之间的下方，包括工作底架、回转盘和第六驱动件。所述的工作底架与外框架固定。回转盘与工作底架构成转动副。回转盘由第六驱动件驱动。回转盘的顶面上固定有两根定位销钉。
[0010] 所述的置物台包括置物底架、回转板和第七驱动件。所述的置物底架设置在工作平台的一侧，且与外框架固定。回转板与置物底架构成转动副。回转板由第七驱动件驱动。回转板上固定有标准长度块。
[0011] 进一步地，所述的电磁铁固定架包括第一安装板、第二安装板和连接柱。所述的第一安装板及第二安装板均与靠山板可拆卸连接。四根连接柱的一端与第一安装板内侧面的四个角分别固定，另一端与第二安装板内侧面的四个角分别固定。摄像头位于第一安装板与第二安装板之间。
[0012] 进一步地，第一驱动件包括第一电机、第一同步带轮、第一同步带、第一传动轴、第一齿轮和第一齿条。第一齿条与其中一根第一滑轨固定。第一电机固定在横滑梁上。第一传动轴支承在横滑梁的底部。两个第一同步带轮与第一电机的输出轴、第一传动轴分别固定，并通过第一同步带连接。第一齿轮与第一传动轴固定，并与第一齿条啮合。
[0013] 第二驱动件包括第二电机、第二齿轮和第二齿条。第二齿条与横滑梁固定。第二电机与横移滑板固定。第二电机的输出轴与第二齿轮固定。第二齿轮与第二齿条啮合。
[0014] 第三驱动件包括第三电机、第三齿轮和第三齿条。第三齿条与竖滑柱固定。第三电机与横移滑板固定。第三电机的输出轴与第三齿轮固定。第三齿轮与第三齿条啮合。第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨的轴线方向两两互相垂直。
[0015] 进一步地，第四驱动件包括第一减速器和第四电机。第一减速器与第一固定板固定。第四电机与第一减速器固定。第四电机的输出轴与第一减速器的输入口固定。第二固定板与第一减速器的输出轴固定。
[0016] 第五驱动件包括第二减速器和第五电机。第二减速器固定在第二固定板上。第五电机与第二减速器固定。第五电机的输出轴与第二减速器的输入口固定。靠山板的安装侧面与第二减速器的输出轴固定。第一减速器的输出轴轴线与第二减速器的输出轴轴线互相垂直。
[0017] 进一步地，第六驱动件包括第三减速器、第三安装板、第二同步带、第二同步带轮和第六电机。第三减速器与工作底架固定。第三安装板与第三减速器固定。第六电机固定在第三安装板上。两个第二同步带轮与第六电机的输出轴、第三减速器的输入轴分别固定，并通过第二同步带连接。第三减速器的输出轴与回转盘的底面固定。第三减速器的输出轴位于两根定位销钉的正中位置。
[0018] 第七驱动件包括第四减速器、第四安装板、第三同步带、第三同步带轮和第七电机。第四减速器与置物底架固定。第四安装板与第四减速器固定。第七电机固定在第四安装板上。两个第三同步带轮与第七电机的输出轴、第四减速器的输入轴分别固定，并通过第三同步带连接。第四减速器的输出轴与回转板的底面固定。
[0019] 该六角牛腿口钢节点焊接的上料方法具体如下：
[0020] 步骤一、在第一六角钢板上开设两个销钉孔。两个销钉孔的孔径等于回转盘上定位销钉的直径。两个销钉孔的中心距等于回转盘上两根定位销钉的中心距。
[0021] 步骤二、将第一六角钢板放置到工作平台，并使得工作平台上的两根定位销钉分别插入第一六角钢板上的两个定位销孔。
[0022] 步骤三、将待焊六角牛腿口钢节点的侧板组放置到置物台上。侧板组包括两块母板、第一副板组、第二副板组、第三副板组和第四副板组。第一副板组包括两块第一副板。第二副板组包括两块第二副板。第三副板组包括两块第三副板。第四副板组包括两块第四副板。
[0023] 步骤四、第四驱动件及第五驱动件运动，使得摄像头朝向正下方。第一驱动件和第二驱动件运动，使得摄像头到达置物台的正上方。摄像头拍摄置物台侧板组的照片。确定两块母板、两块第一副板、两块第二副板、两块第三副板和两块第四副板的位置及空间位姿。
[0024] 步骤五、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第七驱动件运动，使得靠山板与第一块母板的其中一条矩形口对应边接触，辅助支撑片与第一块母板的夹持角点接触，且其中一个吸附电磁铁组内吸附电磁铁的吸附侧面与第一块母板的一个侧面接触。与第一块母板接触的吸附电磁铁组内所有吸附电磁铁均通电。第一块母板的夹持角点为第一块母板的一个矩形口角点。
[0025] 步骤六、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第七驱动件均运动，使得靠山板与第二块母板的其中一条矩形口对应边接触，辅助支撑片与第二块母板的夹持角点接触，且另一个吸附电磁铁组内吸附电磁铁的吸附侧面与第二块母板的一个侧面接触。并使得两块母板在特征平面上的投影重合。特征平面为一个平行于吸附电磁铁上吸附侧面的平面。与第二块母板接触的吸附电磁铁组内所有吸附电磁铁均通电。第二块母板的夹持角点为第二块母板的一个矩形口角点。
[0026] 步骤七、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第六驱动件运动，使得母板上的两个相邻的连接角点与第一六角钢板的两个不相邻、不相对的角点分别接触，且两块母板的侧面均竖直设置。连接角点是母板上不作为矩形口角点的角点。
[0027] 步骤八、将两块母板与第一六角钢板焊接在一起。并将与第一六角钢板完全相同的第二六角钢板焊接到两块母板上。所有吸附电磁铁均断电。
[0028] 步骤九、n＝1,2,3,4，依次执行步骤十、十一、十二和十三。
[0029] 步骤十、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第七驱动件运动，使得靠山板与其中一块第n副板的矩形口对应边接触，辅助支撑片与该第n副板的夹持角点接触，且其中一个吸附电磁铁组内吸附电磁铁的吸附侧面与该第n副板的一个侧面接触。与该第n副板接触的吸附电磁铁组内的两个吸附电磁铁通电。第n副板的夹持角点为第n副板的一个矩形口角点。
[0030] 步骤十一、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件运动和第七驱动件运动，使得靠山板与另一块第n副板的矩形口对应边接触，辅助支撑片与该第n副板的夹持角点接触，且另一个吸附电磁铁组内吸附电磁铁的吸附侧面与该第n副板的一个侧面接触。与该第n副板接触的吸附电磁铁组内的两个吸附电磁铁通电。使得两块第n副板上的两条矩形口对应边上的角点组成一个矩形的四个角点。两块第n副板上的两条矩形口对应边的对边上的角点组成一个平行四边形的四个角点。
[0031] 步骤十二、第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第六驱动件运动，使得两块第n副板上的一个连接角点与第一六角钢板的两个相邻角点分别接触，另一个连接角点与第二六角钢板的两个相邻角点分别接触。
[0032] 步骤十三、将两块第n副板与第一六角钢板、第二六角钢板焊接在一起。所有吸附电磁铁均断电。
[0033] 进一步地，步骤一中，第一六角钢板上开设的两个销钉孔对中设置的第一六角钢板几何中心的两侧。
[0034] 进一步地，步骤五和六中母板夹持角点的确定方法具体如下：
[0035] 1.提取步骤四中拍摄的照片中母板的边缘像素点，并利用最小二乘法对所得边缘轮廓点进行拟合，形成首尾依次相连的八条边。得到母板轮廓处理图。
[0036] 2.对比步骤四中拍摄的照片中标准长度块的长度与母板轮廓处理图中八条边的长度，得到母板八条边的实际长度。并在侧板数据库中根据母板八条边的长度及两两之间的角度确定对应的母板模型图。侧板数据库中具有所有母板模型图。母板模型图中含有母板的形状信息及夹持角点信息，即夹持角点为母板或副板的一个矩形口对应点。
[0037] 3.以母板轮廓处理图的其中一个角点为第一角点，其余七个角点沿母板轮廓处理图的顺时针方向依次为第二角点、第三角点、第四角点、第五角点、第六角点、第七角点、第八角点。令m＝1。
[0038] 4.将母板轮廓处理图的第m角点与对应的母板模型图的夹持角点重合。并将母板轮廓处理图以第一角点为圆心进行旋转360°。若母板轮廓处理图旋转360°的过程中，一直未满足母板重合条件，则将m增大一并重复本步骤。若母板轮廓处理图旋转过程中，出现母板重合条件，则第m角点即为母板轮廓处理图对应母板的夹持角点。
[0039] 母板重合条件如下：构成母板轮廓处理图第m角点的其中一条边与构成母板模型图夹持角点的其中一条边的夹角小于1°，且构成母板轮廓处理图第m角点的另一条边与构成母板模型图夹持角点的另一条边的夹角小于1°。
[0040] 进一步地，步骤十和十一中第n副板夹持角点的确定方法具体如下：
[0041] 1、提取步骤四中拍摄的照片中第n副板的边缘像素点，并利用最小二乘法对所得边缘轮廓点进行拟合，形成首尾依次相连的四条边。得到第n副板轮廓处理图。
[0042] 2、对比步骤四中拍摄的照片中标准长度块的长度与第n副板轮廓处理图中四条边的长度，得到第n副板四条边的实际长度。并在侧板数据库中根据第n副板四条边的长度及两两之间的角度确定对应的副板模型图。侧板数据库中具有所有副板模型图。副板模型图中含有副板的形状信息及夹持角点信息，即夹持角点为母板或副板的一个矩形口对应点。
[0043] 3.以第n副板轮廓处理图的其中一个角点为第一角点，其余三个角点沿第n副板轮廓处理图的顺时针方向依次为第二角点、第三角点、第四角点。令l＝1。
[0044] 4.将第n副板轮廓处理图的第l角点与对应的母板模型图的夹持角点重合。并将第n副板轮廓处理图以第一角点为圆心进行旋转360°。若第n副板轮廓处理图旋转360°的过程中，一直未满足副板重合条件，则将l增大一并重复本步骤(步骤4)。若母板轮廓处理图旋转过程中，出现母板重合条件，则第l角点即为母板轮廓处理图对应母板的夹持角点。
[0045] 副板重合条件如下：构成第n副板轮廓处理图第l角点的其中一条边与构成副板模型图夹持角点的其中一条边的夹角小于1°，且构成第n副板轮廓处理图第m角点的另一条边与构成副板模型图夹持角点的另一条边的夹角小于1°。
[0046] 进一步地，一个吸附电磁铁组中吸附电磁铁的数量为三个。在步骤五和六中，在两块母板的侧面均达到竖直状态后，两个吸附电磁铁组内位于中间的吸附电磁铁断电。
[0047] 步骤十和十一中，在两块第n副板板的侧面均达到竖直状态后，两个吸附电磁铁组内位于中间的吸附电磁铁通电，其余两个吸附电磁铁断电。
[0048] 本发明具有的有益效果是：
[0049] 1、本发明实现了六角牛腿口钢节点的自动夹持及上料的功能，大大缩短了六角牛腿口钢节点的生产时间。
[0050] 2、本发明利用图像识别技术，减少了传统研究设计中传感器的使用，节省了硬件成本，并且执行效果更智能。
[0051] 3、本发明保证了不同副板的上料顺序，避免了人工操作的失误导致钢节点安装错误乃至影响整个工程的效益。
[0052] 4、本发明自动化程度高，操作简单，节省人工，只需一位传统的钢节点焊接装配材料员即可操作。
[0053] 5、本发明的精度高，提升了钢结构工程项目的质量。
