本发明属于工业维修技术领域，具体是一种集装箱底梁矫形机器人。
背景技术：
集装箱在搬运过程中，由于与地面或车体直接接触碰撞，会导致其底部承重的底梁变形弯曲，现有的集装箱底梁矫形方法大多为人工手动操作。工人使用液化气焊枪对弯曲变形处进行加热，通过观察底梁颜色变化，确定加热时长，然后使用手动液压缸向上顶底梁的弯曲变形处，使底梁恢复原状，完成整个矫形过程。人工矫形方法全凭工人经验，不仅存在工作效率低，矫形效果不理想等问题，且对操作人员存在安全隐患。
而用于集装箱底梁矫形的机器人现在几乎是空白，矫形机器人不仅可以提高矫形精度，而且可以提高集装箱底梁矫形的工作效率及自动化程度，安全性高。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种集装箱底梁矫形机器人。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，一种集装箱底梁矫形机器人，包括z向支撑平台、y向微调机构、x向微调机构、加热装置和移动底盘；所述z向支撑平台包括矫形架和液压缸；x向微调机构安装在移动底盘上，y向微调机构安装在x向微调机构上，在x向微调机构的作用下y向微调机构沿移动底盘的短边方向移动；z向支撑平台安装在y向微调机构上，在y向微调机构的作用下z向支撑平台沿移动底盘的长边方向移动；矫形架在液压缸的作用下竖直移动，对集装箱底梁施加竖直向上的力；加热装置安装在z向支撑平台的上部，对集装箱底梁加热。
所述x向微调机构包括一号滑块、x向驱动电机、一号丝杠滑块、一号支撑板、一号滚珠丝杠、安装块、x向拉线传感器和两个一号滑轨；两个一号滑轨沿移动底盘的宽度方向平行固定在移动底盘的中部，每个一号滑轨上均滑动安装有多个一号滑块；x向驱动电机通过一号电机固定板固定在移动底盘上，x向驱动电机的输出轴通过联轴器与一号滚珠丝杠固连，一号滚珠丝杠的两端分别与安装块转动连接，两个安装块均固定在移动底盘上，一号滚珠丝杠与一号滑轨平行；一号丝杠滑块滑动安装在一号滚珠丝杠上，位于两个安装块之间；一号支撑板固定在一号丝杠滑块和所有的一号滑块上；所述x向拉线传感器的线盒固定在移动底盘的上表面，x向拉线传感器的拉线端固定在一号支撑板的底部。
所述y向微调机构包括二号滑块、y向驱动电机、二号滚珠丝杠、二号丝杠滑块、支撑块、y向拉线传感器和两个二号滑轨；两个二号滑轨沿移动底盘的长度方向平行固定在一号支撑板上，每个二号滑轨上均滑动安装有多个二号滑块；y向驱动电机通过二号电机固定板固定在一号支撑板上，y向驱动电机的输出轴穿过二号电机固定板，y向驱动电机的输出轴通过联轴器与二号滚珠丝杠固连，二号滚珠丝杠的两端分别与支撑块转动连接，两个支撑块均固定在一号支撑板上，二号滚珠丝杠与二号滑轨平行；二号丝杠滑块滑动安装在二号滚珠丝杠上，位于两个支撑块之间；所述y向拉线传感器的线盒固定在一号支撑板的上表面，y向拉线传感器的拉线端固定在z向支撑平台的三号支撑板上。
所述z向支撑平台包括三号支撑板、四号支撑板、连接轴、弹簧、矫形架、液压缸和z向拉线传感器；三号支撑板上固定有多个连接轴，每个连接轴的末端分别通过直线轴承座与四号支撑板连接，四号支撑板在连接轴上往复移动；每个连接轴上均套装有弹簧，弹簧的两端分别与各自的直线轴承座和连接轴支座固连；所述矫形架的下部穿过四号支撑板，与液压缸的伸缩杆固连；液压缸的缸筒的上部通过一号法兰板固定在四号支撑板的下表面，液压缸的缸筒的下部分别穿过三号支撑板、一号支撑板上以及移动底盘的中部，与地面接触；所述z向拉线传感器的线盒固定在四号支撑板的上表面，拉线端固定在矫形架的侧面。
所述加热装置包括加热板、变压器、外壳、温度传感器和连接轴套；所述连接轴套的一端套装在矫形架的中部；外壳的侧面与连接轴套固连；变压器嵌在外壳内，变压器的输入端与外接电源相连，变压器的输出端与加热板相连，加热板贴近集装箱的底梁但不接触；温度传感器通过支杆固定在外壳的顶部，温度传感器的检测端靠近集装箱底梁。
所述矫形架由f形构件和螺纹连接在f形构件底部的圆柱杆构成，f形构件的上部具有用于放置集装箱底梁的c型槽。
所述z向支撑平台还包括呈棱锥台状的保护罩，保护罩的顶部穿过矫形架，保护罩的顶部与四号支撑板固连，保护罩的下部固定在移动底盘上。
该机器人还包括压力传感器和工业相机；压力传感器通过二号法兰板固定在液压缸的缸筒的底部，工业相机通过一号相机连接板固定在四号支撑板上。
所述移动底盘的前端通过二号相机连接架安装有前置相机。
该机器人与外部操作面板进行通讯，外部操作面板上设有操作机器人前进、后退、转弯以及停止的按钮；操作面板上还设有显示屏，能实时显示工业相机和前置相机传输的影像。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在移动底盘上设有微调机构，分别能实现矫形架沿x、y、z方向微调，使f形构件的c型槽能卡在底梁需要矫形的位置上，实现矫形位置的自动定位；在矫形开始时，液压缸的缸筒首先接触地面，使得液压缸的伸缩杆向上顶矫形架的大部分反作用力作用于地面，减轻了移动底盘的受力，延长机器人的使用寿命；该机器人可以实现集装箱底梁的矫形，弥补了人工矫形的不足。
2)通过温度传感器实时反馈加热时底梁的温度，改进了工人通过观察底梁颜色变化来确定加热状态的方法，有利于保证加热温度的准确性，延长底梁使用寿命。
3)由于采用了工业相机使本发明可以对待矫形部位进行精确定位，通过位移传感器可以精确获得微调机构移动的距离，实现精准调节。
4)针对不同规格的底梁可以更换不同规格的f形构件，使用范围更广。
附图说明
图1为本发明的垂直于移动底盘的剖视图；
图2为本发明去掉保护罩的结构示意图；
图3为本发明去掉保护罩和移动底盘的结构示意图；
图4为本发明去掉保护罩和移动底盘的爆炸图；
图5为本发明的加热装置与矫形架连接的正视图；
图6为本发明的加热装置与矫形架连接的三维结构示意图；
图中，1、z向支撑平台，2、y向微调机构，3、x向微调机构，4、加热装置，5、移动底盘，6、底梁；
101、三号支撑板，102、四号支撑板，103、直线轴承座，104、连接轴，105、弹簧、106、连接轴支座，107、保护罩；108、矫形架；109、液压缸；110、一号法兰板110；111、压力传感器，112、二号法兰板；113、工业相机，114、一号相机连接板，115、z向拉线传感器；
201、二号滑块，202、二号滑轨，203、y向驱动电机，204、二号电机固定板，205、二号滚珠丝杠，206、二号丝杠滑块；207、支撑块；208、y向拉线传感器；
301、一号滑轨，302、x向驱动电机，303、一号电机固定板，304、一号丝杠滑块，305、一号支撑板，306、一号滚珠丝杠，307、安装块；308、一号滑块；309、x向拉线传感器；
401、加热板，402、变压器，403、外壳，404、温度传感器，405、连接轴套；
501、前置相机，502、二号相机连接架。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请的保护范围。
本发明提供了一种集装箱底梁矫形机器人(简称矫形机器人，参见图1-5)，包括z向支撑平台1、y向微调机构2、x向微调机构3、加热装置4和移动底盘5；
所述x向微调机构3包括一号滑块308、x向驱动电机302、一号丝杠滑块304、一号支撑板305、一号滚珠丝杠306、安装块307、x向拉线传感器309和两个一号滑轨301；两个一号滑轨301沿移动底盘5的宽度方向平行固定在移动底盘5的中部，每个一号滑轨301上均滑动安装有多个一号滑块308(本实施例为两个)；x向驱动电机302通过一号电机固定板303固定在移动底盘5上，x向驱动电机302与控制器通讯；x向驱动电机302的输出轴通过联轴器与一号滚珠丝杠306固连，一号滚珠丝杠306的两端分别与安装块307转动连接，两个安装块307均固定在移动底盘5上，一号滚珠丝杠306与一号滑轨301平行；一号丝杠滑块304滑动安装在一号滚珠丝杠306上，位于两个安装块307之间；一号支撑板305固定在一号丝杠滑块304和所有的一号滑块308上，一号支撑板305上安装y向微调机构2，一号支撑板305的中心处开有通孔，用于z向支撑平台1的液压缸109通过；x向驱动电机302带动一号滚珠丝杠306转动，使一号支撑板305能在x向往复滑动；所述x向拉线传感器309的线盒固定在移动底盘5的上表面，x向拉线传感器309的拉线端固定在一号支撑板305的底部，用于检测一号支撑板305沿x向的移动距离，即z向支撑平台1沿x向的移动距离；x向拉线传感器309与外部的操作面板通讯，将检测到的移动距离反馈至操作面板，使控制器准确控制x向驱动电机302的转动；
所述y向微调机构2包括二号滑块201、y向驱动电机203、二号滚珠丝杠205、二号丝杠滑块206、支撑块207、y向拉线传感器208和两个二号滑轨202；两个二号滑轨202沿移动底盘5的长度方向平行固定在一号支撑板305上，每个二号滑轨202上均滑动安装有多个二号滑块201(本实施例为两个)；y向驱动电机203通过二号电机固定板204固定在一号支撑板305上，y向驱动电机203与控制器通讯；y向驱动电机203的输出轴穿过二号电机固定板204，y向驱动电机203的输出轴通过联轴器与二号滚珠丝杠205固连，二号滚珠丝杠205的两端分别与一个支撑块207转动连接，两个支撑块207均固定在一号支撑板305上，二号滚珠丝杠205与二号滑轨202平行；二号丝杠滑块206滑动安装在二号滚珠丝杠205上，位于两个支撑块207之间；所述y向拉线传感器208的线盒固定在一号支撑板305的上表面，y向拉线传感器208的拉线端固定在z向支撑平台1的三号支撑板101上，用于检测z向支撑平台1沿y向的移动距离；y向拉线传感器208与操作面板通讯，将检测到的移动距离反馈至操作面板；
所述z向支撑平台1包括三号支撑板101、四号支撑板102、连接轴104、弹簧105、矫形架108、液压缸109、工业相机113和z向拉线传感器115；三号支撑板101上分别通过连接轴支座106固定有多个连接轴104(本实施例为四个)，每个连接轴104的末端分别通过直线轴承座103与四号支撑板102连接，四号支撑板102能在连接轴104上往复移动，三号支撑板101和四号支撑板102的中心处分别开有通孔，四号支撑板102的通孔用于矫形架108的通过，三号支撑板101的通孔用于液压缸109的通过；每个连接轴104上均套装有弹簧105，弹簧105的两端分别与各自的直线轴承座103和连接轴支座106固连；
所述矫形架108由f形构件和螺纹连接在f形构件底部的圆柱杆构成，f形构件的上部具有用于放置集装箱底梁的c型槽，c型槽的高度大于底梁的高度；该矫形机器人配有多个不同的f形构件，每个f形构件的c型槽的高度不同，可以根据底梁的尺寸更换相应的f形构件；矫形架108的圆柱杆穿过四号支撑板102的通孔，与液压缸109的伸缩杆固连；液压缸109缸筒的上部通过一号法兰板110固定在四号支撑板102的下表面，液压缸109缸筒的下部分别穿过三号支撑板101和一号支撑板305上的通孔以及移动底盘5的中部能与地面接触；液压缸109与外部泵油站连接，外部泵油站的电磁阀通过继电器与控制器通讯；矫形架108的圆柱杆与四号支撑板102不接触，在液压缸109的作用下矫形架108能上下移动；所述工业相机113通过一号相机连接板114固定在四号支撑板102上，用于识别和获取底梁6的变形位置和变形程度，工业相机113与操作面板通讯，将拍摄的图像实时传输至操作面板；所述z向拉线传感器115的线盒固定在四号支撑板102的上表面，拉线端固定在矫形架108的侧面，用来获取矫形架108沿z向的移动距离，即z向支撑平台1沿z向的移动距离(矫形架垂直于移动底盘的方向)；z向拉线传感器115与操作面板通讯；
由于弹簧105的弹力，在非顶升状态(矫形架108对底梁无作用力)时，液压缸109始终处于悬空状态，不与地面接触；
所述加热装置4包括加热板401、变压器402、外壳403、温度传感器404和连接轴套405；所述连接轴套405的一端为卡箍，卡箍的侧面延伸出端耳，连接轴套405的卡箍套装在矫形架108的圆柱杆上；外壳403的侧面设有支架，支架与连接轴套405的端耳固连；变压器402嵌在外壳403内，变压器402通过继电器与控制器通讯；变压器402的输入端与外接电源相连，变压器402的输出端与加热板401相连，加热板401贴近集装箱的底梁6但不接触；温度传感器404通过支杆固定在外壳403的顶部，温度传感器404的检测端靠近集装箱底梁，用于检测集装箱底梁的加热温度；温度传感器404与操作面板通讯；
该矫形机器人还包括压力传感器111，压力传感器111通过二号法兰板112固定在液压缸109缸筒的底部，用于检测矫正底梁6时所需的力，压力传感器111与操作面板通讯。
所述z向支撑平台1还包括呈棱锥台状的保护罩107，保护罩107的顶部穿过矫形架108，保护罩107的顶部与四号支撑板102固连，保护罩107的下部固定在移动底盘5上，y向微调机构2和x向微调机构3位于保护罩内，防止杂质进入。
所述移动底盘5为轮式差速转向底盘，移动底盘5的前端通过二号相机连接架502安装有前置相机501，用于获取行走路径的影像，前置相机501与操作面板通讯。
该矫形机器人与外部的操作面板进行通讯，操作面板上设有操作矫形机器人前进、后退、转弯以及停止的按钮，操作面板上设有显示屏，能实时显示工业相机113和前置相机501传输的影像。
本发明的工作原理和工作流程是：
手动按压操作面板的前进按钮使矫形机器人前进，在前进过程中前置相机501向操作面板发送实时路况，工业相机113则拍摄集装箱底部的状况；人眼判断矫形机器人移动至底梁变形位置的下方时，手动按压停止按钮，使矫形机器人停止前进；
控制面板根据工业相机113拍摄的底梁变形处的图像进行处理分析，获得底梁变形处的位置以及变形的程度(竖直的变形距离)，使控制器控制x向驱动电机302和y向驱动电机203转动，调节f形构件在x、y方向上的位移，使底梁位于f形构件的c型槽内；根据底梁变形程度控制器控制电磁阀工作，使液压缸的伸缩杆伸长一定的距离，即底梁竖直变形的距离，也就是f形构件矫形时上升的距离；
然后液压缸109开始工作，液压缸109的伸缩杆上升，使f形构件顶着底梁的下表面(靠近地面的表面)，此时加热板开始工作，对底梁变形的位置进行加热，一般情况下为800℃；待加热结束后，液压缸109继续工作，首先液压缸109的缸筒触地，弹簧105被压缩，然后液压缸的伸缩杆继续向上移动，使f形构件向上顶底梁并保持一段时间，实现底梁的矫形；待矫形完毕后，外部泵油站反向供油，液压缸109的伸缩杆缩短，此时f型构件不再对底梁有作用力，弹簧105恢复原长，使液压缸109的缸筒与地面脱离接触，至此整个底梁的矫形工作完成。
本发明未述及之处适用于现有技术。
1.一种集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，包括z向支撑平台、y向微调机构、x向微调机构、加热装置和移动底盘；所述z向支撑平台包括矫形架和液压缸；x向微调机构安装在移动底盘上，y向微调机构安装在x向微调机构上，在x向微调机构的作用下y向微调机构沿移动底盘的短边方向移动；z向支撑平台安装在y向微调机构上，在y向微调机构的作用下z向支撑平台沿移动底盘的长边方向移动；矫形架在液压缸的作用下竖直移动，对集装箱底梁施加竖直向上的力；加热装置安装在z向支撑平台的上部，对集装箱底梁加热。
2.根据权利要求1所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述x向微调机构包括一号滑块、x向驱动电机、一号丝杠滑块、一号支撑板、一号滚珠丝杠、安装块、x向拉线传感器和两个一号滑轨；两个一号滑轨沿移动底盘的宽度方向平行固定在移动底盘的中部，每个一号滑轨上均滑动安装有多个一号滑块；x向驱动电机通过一号电机固定板固定在移动底盘上，x向驱动电机的输出轴通过联轴器与一号滚珠丝杠固连，一号滚珠丝杠的两端分别与安装块转动连接，两个安装块均固定在移动底盘上，一号滚珠丝杠与一号滑轨平行；一号丝杠滑块滑动安装在一号滚珠丝杠上，位于两个安装块之间；一号支撑板固定在一号丝杠滑块和所有的一号滑块上；所述x向拉线传感器的线盒固定在移动底盘的上表面，x向拉线传感器的拉线端固定在一号支撑板的底部。
3.根据权利要求2所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述y向微调机构包括二号滑块、y向驱动电机、二号滚珠丝杠、二号丝杠滑块、支撑块、y向拉线传感器和两个二号滑轨；两个二号滑轨沿移动底盘的长度方向平行固定在一号支撑板上，每个二号滑轨上均滑动安装有多个二号滑块；y向驱动电机通过二号电机固定板固定在一号支撑板上，y向驱动电机的输出轴穿过二号电机固定板，y向驱动电机的输出轴通过联轴器与二号滚珠丝杠固连，二号滚珠丝杠的两端分别与支撑块转动连接，两个支撑块均固定在一号支撑板上，二号滚珠丝杠与二号滑轨平行；二号丝杠滑块滑动安装在二号滚珠丝杠上，位于两个支撑块之间；所述y向拉线传感器的线盒固定在一号支撑板的上表面，y向拉线传感器的拉线端固定在z向支撑平台的三号支撑板上。
4.根据权利要求3所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述z向支撑平台包括三号支撑板、四号支撑板、连接轴、弹簧、矫形架、液压缸和z向拉线传感器；三号支撑板上固定有多个连接轴，每个连接轴的末端分别通过直线轴承座与四号支撑板连接，四号支撑板在连接轴上往复移动；每个连接轴上均套装有弹簧，弹簧的两端分别与各自的直线轴承座和连接轴支座固连；所述矫形架的下部穿过四号支撑板，与液压缸的伸缩杆固连；液压缸的缸筒的上部通过一号法兰板固定在四号支撑板的下表面，液压缸的缸筒的下部分别穿过三号支撑板、一号支撑板上以及移动底盘的中部，与地面接触；所述z向拉线传感器的线盒固定在四号支撑板的上表面，拉线端固定在矫形架的侧面。
5.根据权利要求4所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述加热装置包括加热板、变压器、外壳、温度传感器和连接轴套；所述连接轴套的一端套装在矫形架的中部；外壳的侧面与连接轴套固连；变压器嵌在外壳内，变压器的输入端与外接电源相连，变压器的输出端与加热板相连，加热板贴近集装箱的底梁但不接触；温度传感器通过支杆固定在外壳的顶部，温度传感器的检测端靠近集装箱底梁。
6.根据权利要求4所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述矫形架由f形构件和螺纹连接在f形构件底部的圆柱杆构成，f形构件的上部具有用于放置集装箱底梁的c型槽。
7.根据权利要求4所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述z向支撑平台还包括呈棱锥台状的保护罩，保护罩的顶部穿过矫形架，保护罩的顶部与四号支撑板固连，保护罩的下部固定在移动底盘上。
8.根据权利要求4所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，该机器人还包括压力传感器和工业相机；压力传感器通过二号法兰板固定在液压缸的缸筒的底部，工业相机通过一号相机连接板固定在四号支撑板上。
9.根据权利要求8所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，所述移动底盘的前端通过二号相机连接架安装有前置相机。
10.根据权利要求9所述的集装箱底梁矫形机器人，其特征在于，该机器人与外部操作面板进行通讯，外部操作面板上设有操作机器人前进、后退、转弯以及停止的按钮；操作面板上还设有显示屏，能实时显示工业相机和前置相机传输的影像。
技术总结