- 發(fā)表時(shí)間：2016/2/20 文章來源：深圳市庫卡自動(dòng)化設(shè)備有限公司
- 隨著機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)機(jī)器人的要求越來越高，在數(shù)控加工領(lǐng)域，換刀和上下料機(jī)器人正越來越多的替代人工完成機(jī)器換刀和正下料。由于零件的形狀各異，如何讓機(jī)器人識(shí)別并抓取待加工零件成為設(shè)計(jì)上下料機(jī)器人的難題之使用機(jī)器視覺技術(shù)可以有效解決零件的識(shí)別和定位這一難題。通過對(duì)攝像機(jī)采集的圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)、分割和模式識(shí)別來獲取零件空間坐標(biāo)信息，通過串口通信將零件坐標(biāo)信息發(fā)送給機(jī) 器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)上下料。1、總體方案設(shè)計(jì)上下料機(jī)器人視覺控制系統(tǒng)主要由圖像采集卡、鏡頭、工業(yè)相機(jī)、機(jī)器人、于東控制單元、計(jì)算機(jī)一級(jí)圖像處理軟件組成。工業(yè)相機(jī)通過1394接口與圖像采集卡相連，圖像采集卡通過代1插槽與計(jì)算機(jī)相連。首先，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定確定圖像坐標(biāo)與實(shí)，際坐標(biāo)之間的關(guān)系矩陣，該關(guān)系矩陣將作為編制視覺控制軟件的參數(shù)用于計(jì)算圖像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)。其次，確定光源的打光方式，機(jī)器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一個(gè)方面就是選擇正確的照明，機(jī)器視覺光源直接影響到圖像的質(zhì)量，進(jìn)而影響到系統(tǒng)的性能。其次確定圖像處理的方案，對(duì)圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)、圖像分割并進(jìn)行圖像匹配，確定目標(biāo)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)圖像坐標(biāo)和關(guān)系矩陣求出目標(biāo)的空間坐標(biāo)最后，將空間坐標(biāo)通過串口傳送至機(jī)器人，機(jī)器人接收到信息并執(zhí)行動(dòng)作實(shí)現(xiàn)上下料。2、核心部件選型2.1、工業(yè)相機(jī)和鏡頭選型設(shè)備主要用于識(shí)別尺寸在（15）X150m＂的二維機(jī)械零件視角范圍選在（ISOm，因此選用某有限公司的K45M工業(yè)相機(jī)，該款工業(yè)相機(jī)的分辨率達(dá)到a的2×1叫勇，曝光時(shí)間在和852m之間，光學(xué)尺寸為12，幀頻為乃心，傳感器類型輸出方式為CCD根據(jù)視角范圍和相機(jī)分辨率可以確定該視覺系統(tǒng)的精度為1 SUN hmmm 1040 - 1 . 44如果使用亞像素細(xì)分法，系統(tǒng)下精度可以達(dá)到014mm，可以滿足設(shè)備的精度要求。鏡頭選擇應(yīng)注意：（D焦距；p目標(biāo)高度③影像高度；4放大倍數(shù)付影像至目標(biāo)的距離⑥m心點(diǎn)⑦畸變。綜合考慮,選用日本Gmp"ar鏡頭,型號(hào)為:rio 614 - Afp , 55 焦距定焦．L4光圈，接口方式：c。2.2、光源選型
光源的種類很多，有鹵光燈、熒光燈JED光源等，目前｜ED光源最常用，主要由以下幾個(gè)特點(diǎn)（D使用壽命長；OFD光源是用多顆IFD排列而成，可以設(shè)計(jì)成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同光源照射角度③有多種顏色可選，包括紅綠藍(lán)白還有紫外紅外等。針對(duì)不同檢測物體的表面特征和材質(zhì)選用不同顏色，1驥是不同波長的光源達(dá)到理想r效果，IED光源的打光方式也分很多種，有垂直照射值射環(huán)形光源帶角度環(huán)形光源低角度環(huán)形光源、水平照射環(huán)形光源、直射漫反射光源、低角度漫反射光源背光源條形光源等等，由于零件屬于不反光物體，可以選用直射環(huán)形光源或者背光源，但是由于設(shè)備的視角范圍比較大（152m，從成本的角度考慮，還是選用直射環(huán)形光源。3、視覺系統(tǒng)搭建3.1、攝像機(jī)標(biāo)定
空間景物坐標(biāo)和其在圖像中對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的幾何關(guān)系是由攝像機(jī)幾何成像模型決定的，這個(gè)幾何模型的參數(shù)就起攝像的參數(shù)。這個(gè)參數(shù)是需要通過攝像機(jī)標(biāo)定得到的。標(biāo)定的過程就是確定空間坐標(biāo)和圖像坐標(biāo)之間的關(guān)系的過程，標(biāo)定的精度直接影響到機(jī)器視覺的精度＾使用傳統(tǒng)的h標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)。3.2、軟件編程
圖像處理工具提供一套全方位的參照標(biāo)準(zhǔn)算法和圖形工具，用于進(jìn)行圖像處理分析可視化和算法開發(fā)。可進(jìn)行圖像增強(qiáng)、圖像去模糊、特征檢測降噪、圖像分割、幾何變換和圖像配準(zhǔn)。許多工具箱函數(shù)采用，了多線程技術(shù)，以利用多核和多處理器計(jì)算機(jī)，使用ⅶWnp函數(shù)可以獲取外部硬件資源D。圖像值化前設(shè)計(jì)一種與零件灰度值相匹配的特征提取方法并提出一種自適應(yīng)的閾值確定方法將圖像二值化。通過實(shí)驗(yàn)證明，該自適應(yīng)的閾值確定用于圖像二值化之后的效果較好，滿足零件上下料的要求。4、結(jié)束語
對(duì)視覺上下料機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了闡述。針對(duì)本系統(tǒng)結(jié)合零件的特點(diǎn)對(duì)工業(yè)相機(jī)鏡頭和光源等核心部件的選型進(jìn)行了討論，對(duì)所選相機(jī)的參數(shù)矩陣進(jìn)行了標(biāo)定，并對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理的流程進(jìn)行了分析，最終系統(tǒng)通過串口將處理的信息發(fā)送給下位機(jī)執(zhí)行。經(jīng)過驗(yàn)證，本系統(tǒng)性能優(yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定。
對(duì)上下料機(jī)器人視覺控制系統(tǒng)的研究
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