亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于視覺(jué)定位的機(jī)器人上下料系統(tǒng)集成技術(shù)*

        2013-09-27 01:30:02鄭魁敬程曉金
        制造技術(shù)與機(jī)床 2013年6期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        鄭魁敬 周 鑫 程曉金

        (①燕山大學(xué)先進(jìn)鍛壓成形技術(shù)與科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北秦皇島 066004;②燕山大學(xué)河北省并聯(lián)機(jī)器人與機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,河北秦皇島 066004)

        近年來(lái),由于能夠提高機(jī)器人在不同環(huán)境中的自主判斷能力,保證機(jī)器人的靈活性和工作質(zhì)量,視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為機(jī)器人獲得環(huán)境信息的重要手段[1-5]。特別是在自動(dòng)化生產(chǎn)線中,由于機(jī)械定位裝置的偏差有時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人不能準(zhǔn)確抓取工件,視覺(jué)系統(tǒng)越來(lái)越多地被應(yīng)用于機(jī)器人上下料過(guò)程中的工件自動(dòng)定位[6-8]。采用視覺(jué)技術(shù),給生產(chǎn)線中的上下料機(jī)器人裝上“眼睛”,通過(guò)準(zhǔn)確識(shí)別工件位置,避免因機(jī)械定位、對(duì)中裝置與工料的碰撞、擠壓等造成不必要損失,從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)線中機(jī)械定位的工藝復(fù)雜性,有效縮短了定位時(shí)間,提高了機(jī)器人上下料效率和靈活性[9-10]。

        本文將工業(yè)機(jī)器人與視覺(jué)定位系統(tǒng)進(jìn)行集成,通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)與工業(yè)攝像機(jī)、圖像處理軟件之間的實(shí)時(shí)通訊,實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人對(duì)板料工件的靈活快速準(zhǔn)確抓取和放置。

        1 機(jī)器人上下料系統(tǒng)方案

        機(jī)器人上下料系統(tǒng)包括機(jī)器人系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、圖像采集和處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)通訊接口等。

        機(jī)器人上下料系統(tǒng)硬件如圖1所示,包括服務(wù)器主機(jī)、ABB1410六自由度工業(yè)機(jī)器人、維視 MV-2000UC攝像機(jī)、端拾器真空系統(tǒng)、上下料工作臺(tái)、I/O接口、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)等。集成控制軟件安裝在主機(jī)上,能與機(jī)器人控制器通訊并響應(yīng)其請(qǐng)求,觸發(fā)視覺(jué)系統(tǒng)拍照并進(jìn)行圖像處理。

        ABB公司IRC5控制器與 PC機(jī)通訊可采用RS232、OPC server及Socket Message;現(xiàn)場(chǎng)總線通訊支持 Device Net、Profibus、Profinet、EtherNetIP。本文采用Socket Message,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與機(jī)器人通訊。機(jī)器人上下料系統(tǒng)將機(jī)器人控制器、PC機(jī)連入局域網(wǎng),向PC機(jī)分配特定IP地址和端口號(hào)以便控制器搜索;維視MV-2000UC工業(yè)攝像機(jī)安裝到上料工作臺(tái)上方,通過(guò)USB接口連接到PC機(jī);端拾器真空系統(tǒng)連接到控制器Device Net總線I/O板。

        如圖2所示,控制器與PC主機(jī)采用C/S結(jié)構(gòu),控制器端為客戶端,PC機(jī)端為服務(wù)器端。由于攝像機(jī)采用固定式安裝,為避免機(jī)器人在抓取時(shí)干涉攝像機(jī)拍照,拍照的觸發(fā)信號(hào)設(shè)定在機(jī)器人離開(kāi)上料臺(tái)后的指定位姿,由控制器向PC機(jī)發(fā)出。PC機(jī)得到信號(hào)后,通過(guò)執(zhí)行C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的軟件控制攝像機(jī)采集圖像,然后進(jìn)行圖像處理,將工件定位信息數(shù)據(jù)通過(guò)PC機(jī)傳遞給機(jī)器人控制器,當(dāng)機(jī)器人的端拾器運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)時(shí)發(fā)出真空系統(tǒng)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行工件抓取。

        2 工件的視覺(jué)定位方法

        視覺(jué)系統(tǒng)基本任務(wù)是從攝像機(jī)獲取圖像信息并通過(guò)計(jì)算確定工件的空間位置信息。

        機(jī)器人抓取工件為400 mm×410 mm×1 mm的金屬薄板,需要獲得目標(biāo)物體相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)位置沿x、y方向的偏移距離Tx、Ty以及繞z軸的偏轉(zhuǎn)角度θ。圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的關(guān)系如圖3所示,O1-xy為世界坐標(biāo)系;O2-uv為圖像坐標(biāo)系。圖像坐標(biāo)系的u方向與世界坐標(biāo)系的x方向相同,而v方向和y方向相反,可以建立空間中的目標(biāo)物體相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)位置的偏移模型為

        式中:x1、y1為圖像坐標(biāo)系中標(biāo)準(zhǔn)位置的坐標(biāo);u、v為圖像坐標(biāo)系中目標(biāo)物體坐標(biāo);r為圖像坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的比例因子,mm/pixel;Tx、Ty為偏移量。

        用式(2)計(jì)算r并計(jì)算平均值,確定r為0.643 1。參數(shù)x1,y1確定為(516.868,703.197)。

        當(dāng)機(jī)器人的端拾器運(yùn)動(dòng)到某一規(guī)定位置時(shí),客戶端按照指定的IP地址與服務(wù)端口號(hào)請(qǐng)求與服務(wù)器端連接,然后觸發(fā)攝像機(jī)照相。

        攝像機(jī)將圖像信號(hào)傳給視覺(jué)系統(tǒng)軟件進(jìn)行圖像處理。圖像處理包括圖像預(yù)處理、特征提取、邊緣提取及中心位置識(shí)別等,流程如圖4所示。

        服務(wù)器將圖像處理得到的板料位置偏差數(shù)據(jù)按順序封裝成字節(jié)流,返回給客戶端,客戶端按順序?qū)⒆止?jié)流打開(kāi),同時(shí)賦值給控制器中的變量X、Y、Rz,及時(shí)修正機(jī)器人抓取的目標(biāo)點(diǎn)。

        3 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性分析

        對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性產(chǎn)生影響的因素主要有3個(gè)方面:系統(tǒng)響應(yīng)快慢,圖像處理速度和網(wǎng)絡(luò)延遲。

        3.1 提高系統(tǒng)響應(yīng)速度

        Windows是一個(gè)通用操作系統(tǒng)平臺(tái),在實(shí)時(shí)性方面存在一定缺陷:線程優(yōu)先級(jí)太少;隱含的不確定的線程調(diào)度機(jī)制;優(yōu)先級(jí)倒置,尤其體現(xiàn)在中斷處理中。本系統(tǒng)嵌入RTX(Real-time Extension)對(duì)Windows系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)擴(kuò)展。

        通過(guò)向操作系統(tǒng)嵌入RTX,不但能夠改進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性,還能夠避免由于操作系統(tǒng)內(nèi)部引起的錯(cuò)誤,保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

        3.2 提高圖像處理速度

        由于視覺(jué)定位中使用的特定標(biāo)志物圖像及背景圖像尺寸對(duì)計(jì)算時(shí)間影響較大,為提高視覺(jué)定位實(shí)時(shí)性,分別改變待識(shí)別圖像及背景圖像尺寸,進(jìn)行圖像匹配實(shí)時(shí)性測(cè)試。當(dāng)標(biāo)志物圖像和背景圖像尺寸縮小40% ~60%時(shí),特征點(diǎn)數(shù)減少20% ~30%,定位時(shí)間縮短30%~40%,在滿足定位精度要求下提高了定位實(shí)時(shí)性。因此,通過(guò)合理選擇圖像尺寸不僅可滿足匹配精度,還能提高視覺(jué)定位效率。

        3.3 降低網(wǎng)絡(luò)延遲

        首先,通過(guò)限制以太網(wǎng)通訊負(fù)載大小的方法提高以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性。通信負(fù)載主要由節(jié)點(diǎn)數(shù)目和數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度決定。在自動(dòng)化生產(chǎn)線中,節(jié)點(diǎn)間傳輸數(shù)據(jù)多為不超過(guò)256字節(jié)的短信息幀,因此限制通信負(fù)載的大小主要取決于節(jié)點(diǎn)數(shù)目,可通過(guò)盡量減少節(jié)點(diǎn)數(shù)降低延遲。其次,采用快速以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)取代共享式以太網(wǎng),通過(guò)劃分網(wǎng)絡(luò)避免競(jìng)爭(zhēng)或提高通信速率減少延遲。最后,可給不同信息分配優(yōu)先級(jí),使緊急事件信息能夠及時(shí)得到傳輸,從而改善以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性能。

        3.4 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試

        對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試采用程序插樁方法。程序插樁是在靜態(tài)測(cè)試階段向被測(cè)程序中插入操作,人為加入測(cè)試函數(shù)(樁函數(shù)),在程序執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)收集插入信息來(lái)獲得程序執(zhí)行和狀態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)試技術(shù)。服務(wù)器端實(shí)時(shí)性度量指標(biāo)為軟件響應(yīng)延遲時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和輸出延遲時(shí)間。要獲取這些時(shí)間信息,需要在程序中插入探針,即進(jìn)行插樁。樁點(diǎn)位置設(shè)計(jì)在Server/Client的入口、出口和圖像處理系統(tǒng)的入口、出口。系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果如表1所示。

        表1 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果 s

        4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

        首先利用ABB公司Robotstudio仿真軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可行性及網(wǎng)絡(luò)通信能力進(jìn)行仿真測(cè)試。向Robotstudio軟件導(dǎo)入三維模型、定義虛擬I/O板,建立虛擬數(shù)組模仿視覺(jué)系統(tǒng),完全模擬上下料系統(tǒng)。虛擬上下料系統(tǒng)如圖5所示。

        在虛擬上下料系統(tǒng)中仿真測(cè)試后進(jìn)行機(jī)器人上下料實(shí)驗(yàn)。對(duì)工件進(jìn)行視覺(jué)定位,確定工件的偏移位置。利用視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)工件圖像的處理過(guò)程如圖6所示,工件定位數(shù)據(jù)如表2所示。

        將表2中的視覺(jué)定位數(shù)據(jù)傳遞給機(jī)器人控制器,控制機(jī)器人實(shí)時(shí)調(diào)整位姿,準(zhǔn)確抓取工件。機(jī)器人上下料系統(tǒng)如圖7所示,系統(tǒng)控制軟件界面如圖8所示。在穩(wěn)定光源下,機(jī)器人能夠以10次/min的速度將隨意放置的板料靈活抓取并準(zhǔn)確放入下料臺(tái),達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

        表2 工件定位數(shù)據(jù)

        5 結(jié)語(yǔ)

        基于視覺(jué)定位的上下料機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù),通過(guò)引入視覺(jué)功能使機(jī)器人能夠準(zhǔn)確確定板料的位置和方向信息,從而能夠靈活準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)隨意擺放的工件上下料。該系統(tǒng)的研究對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)線中減少機(jī)器人上下料時(shí)間、降低成本、提高自動(dòng)化水平具有重要的理論與實(shí)際意義。

        [1]Savage L.Fully featured machine vision software drives manufacturing[J].Photonics Spectra,2011,45(11):1 -5.

        [2]蔡征宇,沈俊杰,楊昀.基于工業(yè)CCD攝像機(jī)的機(jī)器人視覺(jué)定位系統(tǒng)研究[J].機(jī)電一體化,2010(3):22-25.

        [3]陳偉華,馬瓊雄,陳月軍.基于VisionPro的工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)定位系統(tǒng)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2012(2):81-83.

        [4]張建中,何永義,李軍.機(jī)器人裝配視覺(jué)定位應(yīng)用研究[J].機(jī)電工程,2011,28(8):934 -937.

        [5]Shahabi H H,Ratnam M M.Prediction of surface roughness and dimensional deviation of workpiece in turning:a machine vision approach[J].Advanced Manufacturing Technology,2010,48(1):213 -226.

        [6]李金義,楊成,王京,等.基于視覺(jué)定位的機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2011,33(4):40 -42.

        [7]姜永成,周正干,任福君,等.圖像尺寸對(duì)機(jī)器人視覺(jué)定位實(shí)時(shí)性的影響研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2010,46(7):197 -199.

        [8]徐劍飛,周德儉,林卓強(qiáng).基于PC機(jī)器視覺(jué)的貼片機(jī)視覺(jué)對(duì)中應(yīng)用研究[J].測(cè)控技術(shù),2007,26(7):82 -85.

        [9]稻葉善治.機(jī)床和智能機(jī)器人的融合[J].世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng),2009(4):37 -38.

        [10]關(guān)號(hào)兵,顧寄南,陳四杰,等.圓柱體工件上下料機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2012,28(1):18 -21.

        猜你喜歡
        系統(tǒng)
        Smartflower POP 一體式光伏系統(tǒng)
        WJ-700無(wú)人機(jī)系統(tǒng)
        ZC系列無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)
        基于PowerPC+FPGA顯示系統(tǒng)
        基于UG的發(fā)射箱自動(dòng)化虛擬裝配系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
        半沸制皂系統(tǒng)(下)
        FAO系統(tǒng)特有功能分析及互聯(lián)互通探討
        連通與提升系統(tǒng)的最后一塊拼圖 Audiolab 傲立 M-DAC mini
        一德系統(tǒng) 德行天下
        PLC在多段調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用
        日韩av在线不卡一区二区三区 | 欧美日韩国产综合aⅴ| 欧美日韩精品一区二区在线视频 | 影音先锋中文字幕无码资源站| 日日干夜夜操高清视频| 国产欧美精品在线一区二区三区| 白白视频在线免费观看| 中文字幕亚洲精品综合| 熟女一区二区三区在线观看| 欧洲熟妇色xxxxx欧美老妇伦| 欧美日韩久久久精品a片| a欧美一级爱看视频| 久久久亚洲精品免费视频| 深夜一区二区三区视频在线观看| 日本成本人片免费网站| 亚洲综合无码一区二区| 欧美xxxxx精品| 国产实拍日韩精品av在线| 少妇下面好紧好多水真爽播放| 91免费永久国产在线观看| 国产一区二区av男人| 日本视频二区在线观看| 男男受被攻做哭娇喘声视频| 伊人亚洲综合网色AV另类| 亚洲一区二区懂色av| 日本大肚子孕妇交xxx| 丰满多毛少妇做爰视频| 91蜜桃国产成人精品区在线| 三级国产精品久久久99| 欧美日韩一区二区综合| 国产午夜视频免费观看| 最新69国产精品视频| 国产xxx69麻豆国语对白| 国产视频毛片| 久久这黄色精品免费久| 穿着白丝啪啪的av网站| 免费观看又色又爽又湿的视频| 天天躁日日操狠狠操欧美老妇| 日本免费一区二区在线| av高清在线不卡直播| 国产白丝无码视频在线观看|