本發(fā)明屬于紡織機(jī)械自動化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)錠紡細(xì)紗自動生頭機(jī)器人定位控制系統(tǒng)及生頭方法。

背景技術(shù)：

1、在紡織生產(chǎn)中，紡紗工藝的關(guān)鍵工序細(xì)紗起著重要作用。在環(huán)錠紡細(xì)紗生產(chǎn)過程中，細(xì)紗會發(fā)生斷頭情況，即在紡紗機(jī)的前羅拉和紗錠之間紗線斷開。細(xì)紗斷頭會導(dǎo)致成紗質(zhì)量下降、生產(chǎn)效率降低等問題。因此需要大量的人力在細(xì)紗機(jī)之間巡檢斷頭并重新接斷頭?；诖?，自動化程度高的斷紗接頭設(shè)備對降低工人勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率有重要意義。

2、當(dāng)前國內(nèi)外均提出了較多的自動接頭方案，主要分為原錠位接頭和備用紗線生頭。但是存在生頭成功率低、效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不能完全實(shí)現(xiàn)自動化的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)錠紡細(xì)紗自動生頭機(jī)器人定位控制系統(tǒng)及生頭方法，以解決現(xiàn)有用于環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)的自動生頭裝置生頭成功率低、效率低的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

2、一種環(huán)錠紡細(xì)紗自動生頭機(jī)器人定位控制系統(tǒng)，包括：

3、agv導(dǎo)向車，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過六自由度機(jī)械臂與agv導(dǎo)向車相連，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于執(zhí)行備用紗線的生頭、鋼絲圈的定位、備用紗線穿圈以及備用紗線與斷紗的捻接，agv導(dǎo)向車用于接收規(guī)劃好的行走路徑信息和反饋位置信息，并按行走路徑駛近斷紗紗錠；

4、感知系統(tǒng)，所述感知系統(tǒng)包括臂載工業(yè)相機(jī)、固定工業(yè)相機(jī)和車載工業(yè)相機(jī)，車載工業(yè)相機(jī)固定在agv導(dǎo)向車的底部，車載工業(yè)相機(jī)用于識別agv導(dǎo)向車的行走路徑和識別發(fā)生斷紗的環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)，固定工業(yè)相機(jī)設(shè)置在agv導(dǎo)向車的頂端，固定工業(yè)相機(jī)用于識別斷紗紗錠，臂載工業(yè)相機(jī)設(shè)置在六自由度機(jī)械臂的末端，臂載工業(yè)相機(jī)用于觀察備用紗線和鋼絲圈的狀態(tài)；

5、遠(yuǎn)程監(jiān)控pc機(jī)，用于監(jiān)控紗錠的工作狀態(tài)以及所述自動生頭機(jī)器人所處工作場地的位置和工作狀態(tài)；

6、動作控制系統(tǒng)，所述動作控制系統(tǒng)包括決策上位機(jī)、plc和交換機(jī)，決策上位機(jī)、agv導(dǎo)向車、臂載工業(yè)相機(jī)、固定工業(yè)相機(jī)、車載工業(yè)相機(jī)、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、六自由度機(jī)械臂和plc分別通過交換機(jī)建立信號傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控pc機(jī)和決策上位機(jī)建立信號傳輸。

7、進(jìn)一步的，若干環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)布置在工作場地上，工作場地的地面上規(guī)劃有所述自動生頭機(jī)器人的移動主干路，每臺環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)前的地面上上均規(guī)劃有所述自動生頭機(jī)器人的移動支干路，若干支干路分別與主干路相連，若干支干路和主干路形成所述自動生頭機(jī)器人的活動軌跡，沿主干路和若干支干路鋪設(shè)引導(dǎo)色條，每條支干路與主干路的交匯點(diǎn)均鋪設(shè)與對應(yīng)環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)匹配的機(jī)位色塊，每個紗錠的鋼領(lǐng)板上均粘貼與紗錠匹配的紗錠位置色塊，車載工業(yè)相機(jī)通過識別引導(dǎo)色條來識別agv導(dǎo)向車的行走路徑，車載工業(yè)相機(jī)通過識別機(jī)位色塊來識別發(fā)生斷紗的環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)，固定工業(yè)相機(jī)通過識別紗錠位置色塊來識別斷紗紗錠。

8、進(jìn)一步的，引導(dǎo)色條是設(shè)有兩種相間色的色條，機(jī)位色塊和紗錠位置色塊均為apriltag形式的二維碼黑白色塊。

9、進(jìn)一步的，決策上位機(jī)為樹莓派4b。

10、進(jìn)一步的，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括外殼、出紗管、紗線張緊管、夾緊氣缸、吹圈氣管、擺線舵機(jī)和斷紗裝置，吹圈氣管設(shè)置在外殼的左部，吹圈氣管的前部向上彎折，出紗管和所述紗線張緊管設(shè)置在外殼的右部，出紗管和所述紗線張緊管均為文氏管結(jié)構(gòu)構(gòu)件，出紗管的擴(kuò)散段朝前設(shè)置，所述紗線張緊管的擴(kuò)散段朝后設(shè)置，出紗管的收縮段與所述紗線張緊管的收縮段前后同軸相對，出紗管的吼道一側(cè)開設(shè)有第一進(jìn)氣口，所述第一進(jìn)氣口上設(shè)有第一氣閥，所述紗線張緊管的吼道一側(cè)開設(shè)有第二進(jìn)氣口，所述第二進(jìn)氣口上設(shè)有第二氣閥，吹圈氣管的后部與第三氣閥相連，第一氣閥、第二氣閥和所述第三氣閥分別與氣泵相連，出紗管和所述紗線張緊管之間的一側(cè)外殼上設(shè)有固定夾片，出紗管和所述紗線張緊管之間的另一側(cè)外殼上設(shè)有夾緊氣缸，夾緊氣缸的活塞桿上設(shè)有軟墊，夾緊氣缸的活塞桿伸縮控制所述軟墊與所述固定夾片夾合或分離，夾緊氣缸的進(jìn)氣口通過第四氣閥與氣泵相連，所述擺線舵機(jī)與外殼相連，擺臂的一端與所述擺線舵機(jī)的輸出軸相連，擺臂的另一端與撥叉的上端相連，撥叉的下端低于出紗管，擺臂水平擺動時，撥叉在出紗管的右側(cè)至吹圈氣管的左側(cè)之間做弧線運(yùn)動，所述斷紗裝置由裁剪氣缸和刀片組成，裁剪氣缸的進(jìn)氣口通過第五氣閥與氣泵連接，刀片與裁剪氣缸的活塞桿相連，裁剪氣缸固定在外殼上，出紗管的一側(cè)設(shè)有入刀口，裁剪氣缸控制刀片插入入刀口切斷備用紗線或縮回。

11、進(jìn)一步的，還包括輔助供紗裝置，輔助供紗裝置包括伺服電機(jī)和備用紗錠，伺服電機(jī)安裝在agv導(dǎo)向車上，備用紗錠與伺服電機(jī)的輸出軸相連，備用紗線纏繞在備用紗錠上，備用紗線的一端由所述紗線張緊管的擴(kuò)散段穿入，并由出紗管的擴(kuò)散段穿出。

12、進(jìn)一步的，還包括剎車機(jī)構(gòu)，剎車機(jī)構(gòu)包括剎車舵機(jī)，剎車舵機(jī)安裝在agv導(dǎo)向車上，且剎車舵機(jī)的安裝高度與斷紗紗錠的制動裝置高度相適配，剎車舵機(jī)的輸出軸上設(shè)有撥片剎車舵機(jī)與plc電連接，通過plc控制剎車機(jī)構(gòu)剎?；蜥尫艛嗉喖嗗V的制動裝置。

13、本發(fā)明還提供了一種環(huán)錠紡細(xì)紗自動生頭機(jī)器人定位控制系統(tǒng)生頭方法，依托于上述的一種環(huán)錠紡細(xì)紗自動生頭機(jī)器人定位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

14、步驟一、遠(yuǎn)程監(jiān)控pc機(jī)獲得斷紗紗錠的位置編號，并下發(fā)給接決策上位機(jī)；

15、步驟二、決策上位機(jī)通過貪心算法判斷即將前往的斷紗紗錠位置，根據(jù)所述自動生頭機(jī)器人的活動軌跡規(guī)劃前往斷紗紗錠的行走路徑，并將行走路徑數(shù)據(jù)信息發(fā)送給agv導(dǎo)向車；

16、步驟三、agv導(dǎo)向車沿規(guī)劃好的行走路徑駛向斷紗紗錠，同時agv導(dǎo)向車將位置信息實(shí)時反饋給決策上位機(jī)；

17、步驟四、在所述自動生頭機(jī)器人的移動過程中，通過車載工業(yè)相機(jī)識別引導(dǎo)色條，車載工業(yè)相機(jī)將信號數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送給決策上位機(jī)，以供決策上位機(jī)判斷行駛是否偏移，車載工業(yè)相機(jī)識別到發(fā)生斷紗的環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)對應(yīng)的機(jī)位色塊時，車載工業(yè)相機(jī)將信號數(shù)據(jù)發(fā)送給決策上位機(jī)，決策上位機(jī)決定由主干路轉(zhuǎn)向駛?cè)氚l(fā)生斷紗的環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)對應(yīng)的支干路，固定工業(yè)相機(jī)識別到斷紗紗錠對應(yīng)的紗錠位置色塊時，固定工業(yè)相機(jī)將信號數(shù)據(jù)發(fā)送給決策上位機(jī)，決策上位機(jī)發(fā)出指令使agv導(dǎo)向車停車；

18、步驟五、臂載工業(yè)相機(jī)識別斷紗紗錠、鋼領(lǐng)板、前羅拉和氣圈的位置信息；

19、步驟二、六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)靠近斷紗紗錠，使出紗管與斷紗紗錠的左側(cè)相切，啟動伺服電機(jī)，使備用紗錠旋轉(zhuǎn)喂紗，開啟第一氣閥，所述氣泵通過所述第一進(jìn)氣口向出紗管內(nèi)吹氣，備用紗線在氣流的作用下向前移動，且穿過出紗管的備用紗線與氣流保持同向，形成一定長度的懸空直線；

20、步驟三、備用紗線貼近旋轉(zhuǎn)的斷紗紗錠，使備用紗線由斷紗紗錠的旋轉(zhuǎn)順向側(cè)纏繞到斷紗紗錠上，開啟第二氣閥，所述氣泵通過所述第二進(jìn)氣口向所述紗線張緊管內(nèi)吹氣，備用紗線在氣流的作用下獲得張力向后拉直；

21、步驟四、備用紗線穩(wěn)固纏繞在斷紗紗錠上完成生頭，先啟動剎車舵機(jī)，剎車舵機(jī)通過撥片撥動斷紗紗錠的制動裝置，以剎停斷紗紗錠，停止備用紗線的纏繞，再關(guān)閉第二氣閥，停止向所述紗線張緊管內(nèi)吹氣，同時通過夾緊氣缸使所述固定夾片和所述軟墊夾合備用紗線；

22、步驟五、所述擺線舵機(jī)工作，所述擺線舵機(jī)驅(qū)動擺臂擺動，進(jìn)而帶動撥叉由弧線運(yùn)動路徑的右端移動到左端，撥叉在移動過程中撥動備用紗線向左撐起，備用紗線在撥叉和出紗管之間形成穿圈紗線段；

23、步驟六、六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)右移，并控制自動接頭機(jī)構(gòu)的前端下斜，使吹圈氣管朝向鋼領(lǐng)的左側(cè)上端面，且使所述穿圈紗線段貼合在鋼領(lǐng)的外周前部；

24、步驟七、吹圈氣管吹出氣流作用在鋼領(lǐng)上，并形成環(huán)流，鋼絲圈在所述環(huán)流的作用下沿鋼領(lǐng)滑動，使鋼絲圈停留在鋼領(lǐng)的前部；

25、步驟八、六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)上移，使所述穿圈紗線段貼合鋼領(lǐng)外周向上滑動，并由鋼絲圈的開口穿入鋼絲圈；

26、步驟九、夾緊氣缸釋放備用紗線，六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)向后移動，使備用紗線被拉出一段，臂載工業(yè)相機(jī)通過備用紗線的形態(tài)判斷備用紗線是否成功穿入鋼絲圈；

27、步驟十、如判斷備用紗線成功穿入鋼絲圈，則六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)上移，使備用紗線依次穿過氣圈和導(dǎo)紗鉤，在自動接頭機(jī)構(gòu)的上移過程中，備用紗線自動脫離撥叉，備用紗線僅由出紗管牽引移動；

28、步驟十一、六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)繼續(xù)向上移動，帶動備用紗線進(jìn)入前羅拉，并與斷紗捻接；

29、步驟十二、六自由度機(jī)械臂帶動自動接頭機(jī)構(gòu)向后移動，裁剪氣缸驅(qū)動刀片插入入刀口切斷備用紗線，生頭法接頭完成，剎車舵機(jī)驅(qū)動撥片轉(zhuǎn)動釋放斷紗紗錠的制動裝置。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

31、本發(fā)明提出的自動生頭機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工廠環(huán)境中多機(jī)不同紗錠的自動生頭，斷紗處理效率高、生頭成功率高，本發(fā)明采用生頭法對斷紗進(jìn)行生頭，無需尋找斷頭，減少了單次的生頭時間，斷頭接線過程自動化程度高，本發(fā)明移動和工作規(guī)劃簡易，容易在環(huán)錠紡紗細(xì)紗工廠部署，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。