章敏鳳

（安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)車間溫度高、污染嚴(yán)重，為了提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平、改善工人勞動(dòng)環(huán)境，在車間引入工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人，由機(jī)器人搬運(yùn)順序放置在托盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件到生產(chǎn)線上進(jìn)行加工，大大節(jié)省了勞動(dòng)力。

利用DELMIA軟件對系統(tǒng)布局進(jìn)行仿真，確定機(jī)器人、托盤和生產(chǎn)加工線的布局，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，同時(shí)降低生產(chǎn)成本、促進(jìn)創(chuàng)新。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)使用 SICK 公司的 IVC-3D 200的 3D 智能相機(jī)對于工件位置精確測量和定位該相機(jī)可以一次性提取到工件的 3維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。3D相機(jī)利用的是“高度”原理，根據(jù)物體高度值的變化來作為判別的依據(jù)；另外，3D相機(jī)采用線掃描的拍照方式，必須通過移動(dòng)物體或移動(dòng)3D相機(jī)才能生成一張完整的照片。

在機(jī)械手的前端安裝 SICK IVC-3D 200 相機(jī)，機(jī)械手抓取工件前先在托盤的大概放置位置上方掃描一遍，并算出工件的具體 3 維位置坐標(biāo)，相機(jī)將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通訊方式傳送至機(jī)械手控制系統(tǒng)，機(jī)械手再根據(jù)該坐標(biāo)數(shù)據(jù)調(diào)整機(jī)械手的相對位置，準(zhǔn)確把工件抓取并送到生產(chǎn)線上。

2 系統(tǒng)標(biāo)定流程

標(biāo)定是機(jī)器人視覺引導(dǎo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，標(biāo)定精度直接影響機(jī)器人對工件的定位效果。同時(shí)，機(jī)器人視覺標(biāo)定技術(shù)又是離線編程的前提[1]。由于相機(jī)和機(jī)器人的坐標(biāo)系不同，必須實(shí)現(xiàn)對相機(jī)和機(jī)器人進(jìn)行標(biāo)定，相機(jī)、機(jī)器人標(biāo)定流程如下：

A. 將標(biāo)定板放到掃描位置，機(jī)器人移動(dòng)相機(jī)，相機(jī)掃描提取特征點(diǎn)（選取標(biāo)定板上3個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行程序標(biāo)定）；

B. 機(jī)器人“點(diǎn)觸法”示教標(biāo)定板上3個(gè)特征點(diǎn)（3個(gè)特征點(diǎn)和相機(jī)選取的需保持一致），并根據(jù)3個(gè)點(diǎn)生成坐標(biāo)系；

C. 拿開標(biāo)定板，放上缸體產(chǎn)品（盡量擺正），相機(jī)掃描工件，軟件提取工件特征點(diǎn)信息（X，Y，θ）；

D. 機(jī)器人定義抓取點(diǎn)；

E. 標(biāo)定完成；

F. 正常生成相機(jī)掃描工件后，輸出其位置偏移量（ΔX， ΔY，Δθ），通過以太網(wǎng)傳遞給機(jī)器人；

G. 機(jī)器人根據(jù)收到的數(shù)據(jù)調(diào)整姿態(tài)抓取工件，并送到指定位置。

3 系統(tǒng)工作流程

工件已每排四個(gè)，每層兩排的方式順序排放在托盤上，可能某些位置會(huì)有缺失，相機(jī)先對最上一層工件進(jìn)行整體掃描，確定每層工件數(shù)目，再根據(jù)相機(jī)反饋的位置信息對單個(gè)工件進(jìn)行精確掃描，機(jī)器人和相機(jī)系統(tǒng)工作流程圖如圖1：

3D相機(jī)工作時(shí)需要設(shè)定檢測物體的高度范圍、寬度范圍，以確定視野允許范圍，參數(shù)可通過系統(tǒng)自帶軟件設(shè)置。

圖1 系統(tǒng)工作流程

相機(jī)和機(jī)器人控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)連接通訊傳輸數(shù)據(jù)和信息。

確定工件的共同特征點(diǎn)，3D相機(jī)先對每排工件進(jìn)行粗略掃描確定工件的數(shù)目，再對單個(gè)工件精確掃描，結(jié)果如圖2和圖3所示：

結(jié)語

該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于生產(chǎn)車間，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、精度高，大大節(jié)省了勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的重大突破。

圖2 多個(gè)工件位置粗略位置獲取

圖3 單個(gè)工件位置精確獲取

[1] 陳立松.工業(yè)機(jī)器人視覺引導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].機(jī)械制造及其自動(dòng)化，合肥工業(yè)大學(xué)， 2013..

[2]張為霖.型材搬運(yùn)機(jī)器人視覺伺服控制研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，Mechanical & Electrical Engineering Technology，2006（12）.

[3]王成林， 李琛，賈美慧，王琦，李曉杰，蔡宇祥.基于機(jī)器人的分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].物流技術(shù)（裝備版） ， Logistics Technology（Equipment）， 2013（10）.