基于机器视觉的工业机器人抓取系统设计

基于机器视觉的工业机器人分拣系统

发表时间：2019-08-08T11:14:14.203Z 来源：《防护工程》2019年9期 作者： 王辉

[导读] 工件分选是工业生产的重要组成部分。在传统的生产线上，采用人工分拣。

佛山隆深机器人有限公司 广东省佛山市 528300

摘要：工件分选是工业生产的重要组成部分。在传统的生产线上，采用人工分拣。然而，这种工作具有高重复性和高劳动强度。随着工业的发展和进步,并开始逐步采用工业机器人进行排序而不是工人,而是因为机器人的运动,通过教学或离线编程,实现所有操作是预定义的,

一旦工件的位置,机器人不能做出相应的调整,将导致错误。基于此，本文主要对基于机器视觉的工业机器人分拣系统进行分析探讨。

关键词：基于机器视觉；工业机器人；分拣系统

1、前言

将机器视觉技术与并联机器人相结合，可以使分拣作业拥有更高的可靠性和柔性，作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换，提高了工业化生产的效率和机器人分拣系统的智能化程度。基于以上优势和相关技术基础，开发和研究基于视觉技术的工业分拣机器人系统有

着十分重要的意义。

2、机器人分拣系统的工作流程

本文以阿童木并联机械手机器人和康奈视InSight7000型智能相机为基础，设计并搭建了一套基于视觉定位技术的机器人分拣系统，如图1所示。实验调试过程中，将多个不同种类的正方体物块通过气缸的开合随机的散落在传送带上，程序会判断视野内是否有待分拣的物

块，当物块运行到相机的视野区域内时，机器人控制系统采用等时间间隔的触发的方式触发相机进行拍照，采集分拣对象的位姿信息，计

算机通过一定的处理算法对实验物块进行识别、计算，获取分拣对象的分类信息和坐标信息、旋转角度后，以一定的数据格式传递给机器

人控制器，机器人控制系统根据视觉系统传回的信息，控制机器人末端执行机构在合适的动作区域内进行跟踪和拾取操作，将不同种类的

实验物块放置到分别指定的位置。当料盘上的物块数量达到设定的数值时，气缸再次开启，将物块随机的散落在传送带上，重复上述的过

2014年第24期科技创新科技创新与应用机器视觉在广州数控工业机器人上的应用刘颖君1冯木易2廖骏森1（1、华南理工大学广州学院，广东广州5108002、浙江欣亚电器有限公司，浙江舟山316000）引言视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，与工业机器人配合使用来进行尺寸、形状、颜色等的判别与物料分拣，进而控制设备生产工作。1视觉传感器1.1视觉传感器的概念及工作原理视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。并根据判别结果进而控制设备生产工作。整个视觉传感器主要有三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计像素的能力，图像的清晰和细腻程度常用分辨率来衡量，以像素数量表示。无论距离目标数米或数厘米远，传感器都能“看到”细腻的目标图像。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。1.2视觉传感器的优势及其应用视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。本设计采用康耐视机器视觉，本视觉系统具备智能型视觉工具，使用In-sightExplorer软件可以进行各类型的函数参数设计。此外，In-Sight系统，可与PLC、机械手网络及PC设备接合。识别原理：利用物品形状的不同，反射光源面积大小的不同，使得生成的图像的象素灰度值的大小不同，从而进行物品的识别。本次项目，利用视觉系统识别的物件有三种，分别为方形、圆形及六边形。具体的视觉程序步骤如下。1.2.1打开工具栏菜单：图案匹配FindPatterns,双击FindPat－terns。1.2.2选中模板区域和搜寻区域。1.2.3打开工具栏菜单：打开储存固定区域Region，双击Re－gion。1.2.4选中模板区域。1.2.5打开工具栏菜单：输入Extracthistogram，双击。1.2.6选中外部区域，外部区域选择Region，单击选择文本。2工业机器人2.1国内工业机器人的发展情况我国工业机器人起步于70年代初期，工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。事实上，中国的制造业正在迅速进入机器人时代。2.2广州数控工业机器人在系统中的应用本设计为视觉传感器在工业机器人上的应用研究，利用可编程控制器、视觉传感器与机器人结合分拣不同形状物件。由视觉传感器检测不同形状物件，经计算机分析图像、辨别，输出信号给可编程控制器，最后由工业机器人抓取物件、搬运，完成“识别-抓取-搬运”的流程。工业机器人对视觉信号的采集与分拣程序包括材料抓取，跳转判定及搬移工作，程序部分如下。L01：标签一MOVLP019,V060,Z0;机器人原点P019WAITIN17==ON;PLC给信号触发MOVLP020,V060,Z0;移动到抓取点SETOUT18,ON;吸盘吸DEAYT000.5S;延时0.5SMOVLP019,V060,Z0;返回P019GOTOL05IFIN19==ON;跳转标签5GOTOL04;跳转标签4L05:标签5GOTOL03IFIN18==ON跳转标签3GOTOL02;跳转标签2L02:标签2(圆形分拣）MOVLP023,V060,Z0;MOVLP024,V060,Z0;SETOUT18,OFF;吸盘放MOVLP023,V060,Z0;GOTOL01;回原点分拣任务分三步走，圆形，方形，六边形材料分拣。在机器人分拣动作启动之前，它处于一直扫描中，当有材料过来，机器人从原点移动到材料上方点P020，吸盘打开吸取材料，延时0.5S。当IN19不置ON时，程序直接跳转到标签4，也就是六边形分拣的路线。同理其它形状分拣。跳转判定完成后，就从原点对材料进行搬移工作，把材料放到指定点，机器人再回到原点，等待下一次的抓取。通过系统调试，能达到准确的分拣不同形状的工件。3结束语视觉传感器与工业机器人都随着科技的进步在不断地发展与完善。而由于视觉传感的介入，工业自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。总而言之，机器视觉的未来是非常乐观，也是充满信心的。参考文献[1]孙宝元，杨宝清.传感器及其应用手册[M].北京：机械工业出版社，2011．[2]贾云得.机器视觉[M].北京：科技出版社，2000.作者简介：刘颖君（1983-），女，湖北黄冈，现就职于华南理工大学广州学院，研究方向：机电一体化。冯木易（1978-），男，湖北天门，现就职于浙江欣亚电器有限公司，电气工程师。廖骏森，华南理工大学广州学院机械工程学院，机械电子工程，学生。摘要：文章介绍了康耐视视觉传感器应用在广州数控工业机器人的物料分拣系统中。通过PLC将视觉传感器与工业机器人连接起来，用于工件的分拣与搬运，通过实验样机的线路设计，程序编写与调试探讨了视觉传感器的优越性及其在工业机器人生产过程中的应用。关键词：视觉传感器；工业机器人；PLC

安徽工商职业学院

应用工程学院

毕业设计

题 目

：

基于机器人货物分拣系统设计

系

别 ： 应用工程学院

专 业 ： 机电一体化

班 级 ： 15机电2班

姓 名 ：

学 号 ：

指导教师 ：

日 期 ：

目录

摘要..................................................4

第1章 引言...........................................4

、现状及应用.....................4

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第2章 基于机器人货物分拣系统设计......................7

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基于机器视觉的工业机器人分拣系统

摘要：工件分选是工业生产的重要组成部分。在传统的生产线上，采用人工分拣。然而，这种工作具有高重复性和高劳动强度。随着工业的发展和进步,并开始逐步采用工业机器人进行排序而不是工人,而是因为机器人的运动,通过教学或离线编程,实现所有操作是预定义的,一旦工件的位置,机器人不能做出相应的调整,将导致错误。基于此，本文主要对基于机器视觉的工业机器人分拣系统进行分析探讨。

关键词：基于机器视觉；工业机器人；分拣系统

1、前言

将机器视觉技术与并联机器人相结合，可以使分拣作业拥有更高的可靠性和柔性，作业对象以及分拣工序可以随时随地的变换，提高了工业化生产的效率和机器人分拣系统的智能化程度。基于以上优势和相关技术基础，开发和研究基于视觉技术的工业分拣机器人系统有着十分重要的意义。

2、机器人分拣系统的工作流程

本文以阿童木并联机械手机器人和康奈视InSight7000型智能相机为基础，设计并搭建了一套基于视觉定位技术的机器人分拣系统，如图1所示。实验调试过程中，将多个不同种类的正方体物块通过气缸的开合随机的散落在传送带上，程序会判断视野内是否有待分拣的物块，当物块运行到相机的视野区域内时，机器人控制系统采用等时间间隔的触发的方式触发相机进行拍照，采集分拣对象的位姿信息，计算机通过一定的处理算法对实验物块进行识别、计算，获取分拣对象的分类信息和坐标信息、旋转角度后，以一定的数据格式传递给机器人控制器，机器人控制系统根据视觉系统传回的信息，控制机器人末端执行机构在合适的动作区域内进行跟踪和拾取操作，将不同种类的实验物块放置到分别指定的位置。当料盘上的物块数量达到设定的数值时，气缸再次开启，将物块随机的散落在传送带上，重复上述的过程。

图 2 基于视觉的机器人分拣系统工作原理示意图

6轴机器人:由于需要分拣的工件质量在400g以内，最大搬运距离为500mm，故选用Nachi公司的MZ04高速轻型6轴机器人，该机器人可以搬运4kg重量的物体，移动范围为600mm，具有精度高，速度快的优点。