立式喷涂线相较于卧式喷涂线具有产能高的优势,大型铝型材生产企业都采用立式喷涂线进行涂装生产。虽然立式喷涂线的喷涂及烘干过程已实现自动化,但在上下料的过程中还需要人工完成铝型材的出框搬运、翻转、加工挂钩孔及挂脱钩等作业。这种生产方式不仅需要投入大量的人力,而且劳动强度大。随着劳动力成本的提高,企业迫切需要一种能够有效减少人力资源投入的自动化解决方案。本课题来源于某大型铝型材生产企业的实际需要,在分析该企业现有人工上下料的工艺流程及技术要求的基础上,设计了一套立式喷涂线上下料辅助系统。该系统的总体方案分为机械结构和控制系统两大部分。机械结构部分主要完成各功能模块的执行机构设计,包括:铝型材出框模块的双向货叉和阻挡机构等硬件的设计、搬运机器人模块的直角坐标机器人和视觉系统的设计、铝型材钻孔模块的自动夹具装置和快速钻孔装置的设计,以及通过分析铝型材的脱钩运动轨迹完成自动脱钩装置的设计。控制系统部分主要完成以“工业计算机+运动控制卡”作为控制器的控制方案设计,包括:气动控制系统的设计、控制元器件的选型、硬件连接方案的设计、生产节拍估算及控制软件编写等。此外,本文还对视觉引导机器人技术的实现进行较为深入研究,研究内容包括视觉引导算法及算法前期的视觉系统标定。在视觉系统标定部分,通过标定实验实现了图像的畸变校正,通过研究传统手眼标定方法提出了一种平面手眼标定方法。在视觉引导算法部分,提出了一种目标图像位姿提取算法,并设计一种目标图像位姿转化为机器人运动指令的方法。其中,图像位姿提取算法区别于传统的模板匹配算法,通过特征筛选目标图像,利用图像的矩函数计算位姿,并通过Hausdorff距离度量目标图像与模板图像的相似性保证算法的准确性。最后,进行实验验证了本文所提算法及方法的可行性。本文设计的上下料辅助系统能将喷涂线生产班组的人员数从7人以上缩减到2人以下,具有较高的工程应用价值。不但提高了企业的生产自动化程度,而且通过减少人工成本缩小了铝型材涂装产品生产的边际成本。