發布時間：2020-09-22所屬分類：計算機職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近年來我國綜合國力的不斷增強，工業的迅猛發展，涌現出大量的工業企業。隨著中國制造2025強國戰略的實施與工業4.0的推進，我國在汽車、機械、冶金、電子、物流等多行業采用人工分揀的作業模式正逐步轉向于高效、安全的工業機器人集成系統代替，而普通
摘要：近年來我國綜合國力的不斷增強，工業的迅猛發展，涌現出大量的工業企業。隨著中國制造2025強國戰略的實施與“工業4.0”的推進，我國在汽車、機械、冶金、電子、物流等多行業采用人工分揀的作業模式正逐步轉向于高效、安全的工業機器人集成系統代替，而普通的搬運工業機器人都是預先設定好擺放點和抓取點，一般都采用示教的方法運行，這種作業模式不能對生產線的情況、環境進行實時定位、分析、識別、跟蹤分析判斷，不能識別工件尺寸、工件是否合格，不能夠對工件進行分揀類，而只是被動的執行程序。而視覺技術使機器人像人一樣擁有眼睛，擁有自主判斷能力，通過理解環境和視覺觀察，具有自主適應環境的能力，使得工業機器人的工作質量與靈活性得到提高。本文就工業機器人視覺搬運系統通訊方法及程序設計展開探討。
關鍵詞：工業機器人;視覺;通訊;搬運
引言
工業機器人在搬運作業時，如果沒有視覺反饋，給機器人提供的零件必須保持精度固定的位置和方向，為此對每一特定形狀的零件要用專門的振動抖式上料器供料，這樣才能保證機器人準確的抓取零件。但由于零件的形狀、體積、重量等原因，有時不能保證提供固定的位置和方向，或者對于多種零件、小批量的產品用不同的上料器是不經濟的，這時用機器視覺系統完成零件的之別、定位和定向，引導機器人完成零件分類、取放以至裝配則是一種經濟有效的方法。
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1視覺工業機器人搬運系統的機械結構
視覺工業機器人搬運系統機械部件主要有三項，包括垂直六自由度機器人本體(含視覺系統工裝及夾具)、工件庫盤和旋轉目標盤。工件庫盤固定于機器人本體右側，盤中心距離機器人中心300mm，該固定位置可調，僅需調整機器人的局部用戶程序即可;旋轉目標盤固定于機器人本體左側，盤中心距離機器人本體中心位置300mm。正常運行情況下，旋轉目標盤啟動旋轉(目前，在要求裝配準確率達到100%的前提下，最高轉速可達450°/s)，機器人首先將沒有標號的方形工件由工作庫盤搬運并裝配至旋轉目標盤中心的方形庫位;下一步，機器人末端移動至工件庫盤上方，固定于機器人末端的視覺檢測系統識別出庫盤內當前庫位中工件的編號，然后由機器人將工件搬運并裝配至高速旋轉的目標盤，目標盤的圓形庫位具有編號，要求裝配后的工件編號與庫位編號一致。該視覺工業機器人工作站具備的視覺識別以及機器人裝配是先進生產裝備的重要環節。
2系統工作流程
用攝像機對工件進行拍攝，對其照片進行圖像采集和預處理，提取工件的特征參數，完成對工件的初始定位。利用Mo-tocom32通訊軟件將生成的JOB文件傳到MOTO-MANXRC控制柜中，由控制柜啟動機器人拾取工件，拾取工件完成后利用攝像機對其拍照，將拍攝照片中的實際拾取位置和之前編輯儲存的指定拾取位置對比，計算出拾取位置偏差值，將其偏差值換算成機器人系統中吸盤端點P的坐標(px，py，pz)和方向矢量n、o、a的差值，將位置偏差通過Mo-tocom32軟件傳入控制柜，進而修改預先編輯好的目標位置，控制機器人將工件精確地放置在合適的位置。
3視覺搬運機器人程序設計
3.1工業相機的調試
視覺搬運模塊中要求使用工業相機對工件進行定位，編寫機器人視覺搬運程序前，首先要對康耐視工業相機的調試，調試的方法及步驟可參照產品說明書。
3.2控制設計要求
上電之前工作站應處于以下狀態：物料傳送系統上無物料、機器人手爪松開、機器人在初始位置、相機光源開啟、擋塊收回。設備檢查完畢后，按下啟動按鈕，系統開始運行，并且亮起綠色的指示燈，上料系統把物料放置于物料傳送帶起始處，1號光電傳感器檢測到有物料，啟動物料傳送帶電機，物料傳送帶將物料傳送至搬運起始處時，被擋塊擋住同時2號傳感器檢測到有物料，傳送帶電機停止，視覺相機識別物流位置、坐標等信息，然后經過軟件算法將信息歸類，機器人將視覺相機傳來的信息將物料搬運規定的托盤，搬運完成，擋塊電磁線圈得電縮回，并啟動傳送帶，進行下一個物料的搬運。
3.3機器人關鍵示教點和坐標系的確定
相機調試完成后，開始編寫機器人程序。視覺搬運使用單吸盤拾取和放置工件，需要建立吸盤TCP，可以命名為danxipan_t;吸盤定位工件的過程要求吸盤能沿著平板的X、Y方向偏移，需要建立一個視覺工件坐標系，命名為vision_wobj。相機實時視頻中左上角的點是視覺工件坐標系的原點，可以在平板上做好記號，然后示教該原點vision_p1。儲料板上第一個工件的位置記錄在示教點vision_p4中，如圖1所示。根據機器人關鍵示教點和坐標系，可確定其運動所需的示教點和坐標系，見表1。
3.4對拾取位置偏差的解決方法
預先編譯好工件的指定拾取位置x1，y1，z1，如圖2所示，當機器人拾取工件并移動到程序點4時，對拾取工件進行拍照，然后對其照片進行圖像處理，提取特征參數，計算出實際拾取位置x2，y2，z2，得出拾取位置偏差為cx=x2-x1，cy=y2-y1，cz=z2-z1，當機器人按照預先設定的程序指令移動到設定目標位置附近點7時，此時機器人手部端點P的位置坐標為(px，py，pz)，在此基礎上與得到的拾取偏差值相加，即得到考慮拾取偏差值在內的正確目標位置(mx，my，mz)，即mx=px+cx，my=py+cy，mz=pz+cz。同理，預先編譯好機器人手部端點P的三個方向矢量是n1，o1，a1，計算出實際拾取時端點P的方向矢量為n2，o2，a2，得出端點P方向矢量偏差為d0=n2-n1，e0=o2-o1，f0=a2-a1，此時機器人手部端點P的方向矢量為n，o，a，在此基礎上與得到的P點矢量偏差相加，即得出考慮拾取偏差值在內的正確目標矢量d，e，f，即d=n+d0，e=o+e0，f=a+f0，將得出的正確目標位置和姿態代入等式，即得出描述機器人吸盤位姿的正確目標矩陣T'。最后，機器人通過重新規劃好的搬運軌跡放置工件。
結語
加了視覺的工業機器人系統較好地融合了工業機器人、智能相機、以太網通訊等先進技術，可對工業現場的生產任務靈活設計，通過調試運行有效地提高了對工業機器人控制的理解和應用。工業機器人應用專業院校在開發課程或舉辦技能競賽是可根據該系統硬件設計，將機器人的搬運碼垛編程作為開發重點，使機器人根據各種不同任務要求進行編程調試，為社會培養出更多高技能應用人才。——論文作者：劉偉
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