SRP项目结题机器视觉在工业机器人上的应用.ppt

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1、SRP项目总结项目总结目录一、项目要求一、项目要求二、视觉传感器模块二、视觉传感器模块三、三、PLC模块模块四、机械手模块四、机械手模块一、项目要求一、项目要求1）对广州数控机器人的应用程序的编写2）康耐视视觉传感器的应用3）使用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 4）实验样机的线路设计，程序编写与调试预期目标样机实现功能：利用视觉传感器将不同的工件进行分拣，同类型的工件进行搬运入库码垛二、视觉传感器模块机器视觉的技术趋势机器视觉的技术趋势高速化、高分辨率、彩色高速化、高分辨率、彩色低功耗、智能化、模块化、傻瓜化低功耗、智能化、模块化、傻瓜化先进数字网络先进数字网络价

2、格下降、使用方便，向中低端应用扩展价格下降、使用方便，向中低端应用扩展性能提高、可靠性提高，解决复杂高端问题性能提高、可靠性提高，解决复杂高端问题行业应用增加行业应用增加分工细化，利润在价值链中的重新分配分工细化，利润在价值链中的重新分配与相关技术结合更加紧密与相关技术结合更加紧密 具备智能型视觉工具，并可在实际环境条件下操作。使用In-sight Explorer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。机器视觉应用分类机器视觉应用分类 1、测量（角度、长度等）、测量（角度、长度等）2、检测（产品质量、瑕疵）、检测（产品质量、瑕疵）3

3、、定位（定位加工）、定位（定位加工）4、识别（识别条形码、颜色、形状等）、识别（识别条形码、颜色、形状等）In-Sight视觉系统传统机器视觉系统基本构成传统机器视觉系统基本构成待测目标CCD相机镜 头灯源图象采集卡电脑系统PCI地址总线灯源控制信号相机控制信号及电源模拟图象信号数字图象信号视觉传感器在工业机器人上的应用研究视觉传感器在工业机器人上的应用研究 本次项目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，最后由机械手抓取物件、搬运，完成“识别 抓取 搬运”的流

4、程。目标位置目标位置 相机相机 图像数据图像数据 计算机计算机 机器人机器人 PLC 工作流程工作流程：视觉系统成象原理视觉系统成象原理视野视野(FOV)(FOV)或现场是相机及光学系统或现场是相机及光学系统“看看”到的真实世界的具体部分。到的真实世界的具体部分。CCDCCD芯片将光能转化为电能。芯片将光能转化为电能。相机将此信息以模拟信号的格式输出至图象采集卡。相机将此信息以模拟信号的格式输出至图象采集卡。AD AD 转换器将模拟信号转换成转换器将模拟信号转换成 8 8 位（或多位）的数字信号。每个位（或多位）的数字信号。每个象素独立地把光强以灰度值（象素独立地把光强以灰度值（G Gray

5、levelray level）的形式表达。的形式表达。这些光强值从这些光强值从CCDCCD芯片的矩阵中被存储在内存的矩阵数据结构中。芯片的矩阵中被存储在内存的矩阵数据结构中。21 345采集卡上的采集卡上的A/D 转换器转换器 视觉系统成象原理视觉系统成象原理灰度值（灰度值（Gray LevelGray Level）象素光强弱信息的表示象素光强弱信息的表示灰度值为真实世界图象量化的表现方法。通常灰度值从最灰度值为真实世界图象量化的表现方法。通常灰度值从最黑到最白为黑到最白为0 2550 255。光线进入光线进入CCDCCD象素，如果光强达到象素，如果光强达到CCDCCD感应的极限，此象素感应的

6、极限，此象素为纯白色。对应于内存中该象素灰度值为为纯白色。对应于内存中该象素灰度值为255255。如果完全没有光线进入如果完全没有光线进入CCDCCD象素，此象素为纯黑色。对应于象素，此象素为纯黑色。对应于内存中该象素灰度值为内存中该象素灰度值为0 0。u当相机（或光源）下有物品时，物品表面会反射光源，反射光被相机接收后，经计算机软件生成由象素灰度值形成的图像。示意图如a、b图所示相机接收反射光源成像相机接收反射光源成像 图图a图b识别原理：识别原理：u 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。u本次项目，利用视觉系统识别的物件有三

7、种，分别为方形、圆形以及六边形。如下图所示：视觉系统的识别程序视觉系统的识别程序定位定位选取固定区域选取固定区域计算区域内的灰度直方图计算区域内的灰度直方图灰度平均值灰度平均值灰度值比较灰度值比较一一、定位定位1.打开工具栏菜单：图案匹配FindPatterns,双击FindPatterns。2.选中模板区域和搜寻区域，模板区域如图1检测框位置所示。图1二、选取固定区域1.打开工具栏菜单：打开储存固定区域Region,双击Region。2.选中模板区域，模板区域如图2红色检测框位置所示。图2三、计算区域内的灰度直三、计算区域内的灰度直方图方图1.打开工具栏菜单：输入Extracthistogr

8、am，双击。2.选中外部区域，外部区域选择Region，如图3所示图3程序生成图像识别效果图程序生成图像识别效果图方形：out0、out1均有输出信号传给PLC圆形：只有out1有输出信号传给PLC三、三、PLC模块模块 1）PLC选取 SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比，在整个项目中我们对PLC没有特殊的要求因此选用了比较大众的西门子PLC S7-200。2）PLC在项目中体现的作用 在项目中需要做到的重点是视觉

9、部分与机械手的配合工作，而PLC将是它们之间建立关系的重要桥梁。视觉模块分辨三种形状的思路是：该系列视觉传感器有两个信号端，因此将信号端输入情况分为 一个信号端有信号、两个信号端都有信号和两个信号端都没有信号，而这些需通过PLC的转化将信号发送给机械手从而产生抓取分拣运行过程。3）连线部分电源部分：220V交流电源经过转化产生24V直流电连接于PLC输出端即Q端最右侧L与M处PLC与变频器连接：变频器驱动电机，因需求只要皮带匀速即可，所以只采用变频器的RL（低速）、SD（24V)、SIF（正转）端口连接于PLC输出端口。PLC与视觉传感器连接：传感器HSOUT0与HSOUT1连接于PLC输入端

10、口，两条电源线火线零线连接于L与M，类似3条线接近传感器连法。PLC与机械手连接：PLC的输出端是机械手的输入端（机械手内部有一个PLC），将PLC的Q端连接于机械手机柜内部的继电器上从而可以在外部的PLC上产生信号控制机械手动作。4）程序部分 因为在本项目中PLC作用只在于比较小的几个方面（驱动皮带电机、视觉传感信号转为Q输出给机械手、简单按键操作），所以此次PLC程序亦比较简单，下面简要简述一下：I/Q端口I端口：Q端口I0.0：急停按钮 Q0.0:抓取位置确定传感器输出口I0.1：手动分拣圆形 Q0.1:I1.1触发输出I0.5：开启按钮 Q0.2:I1.0触发输出I0.6：关闭按钮 Q

11、0.3:绿灯I0.7：手动分拣正方形 Q0.4:红灯I1.0：视觉传感信号端HSOUT1 Q0.5:视觉传感器Y端I1.1：视觉传感信号端HSOUT0 Q0.6:推料I1.3：皮带确定抓取位置的传感器 Q0.7:PL Q1.0:SD Q1.1:SIT四、机器人模块RB系列工业机器人是广州数控设备有限公司自主研发生产，具有独立知识产权的最新产品，以先进的电器控制柜和示教盒，使其运动速度更快，精度更高，安全性更优越，功能更强大。由机器人本体，控制器，示教盒三部分组成机器人的要完成任务是：接收到信号后，通过视觉传感器，对不同形状的材料进行抓取分拣工作。可实现的程序过程如下：广州数控机器人程序L01：

12、标签一MOVLP019,V060,Z0;机器人原点P019WAIT IN17=ON;给信号触发MOVL P020,V060,Z0;移动到抓取点SET OUT18,ON;吸盘吸DEAY T000.5S;延时0.5SMOVL P019,V060,Z0;返回P019GOTO L05 IF IN19=ON;跳转标签5GOTO L04;跳转标签L05:标签GOTO L03 IF IN18=ON跳转标签GOTO L02;跳转标签L02:标签2(圆形分拣）MOVL P023,V060,Z0;MOVL P024,V060,Z0;SET OUT18,OFF;吸盘放MOVL P023,V060,Z0;GOTO L

13、01;回原点L03:标签（方形分拣）MOVL P025,V060,Z0;MOVL P026,V060,Z0;SET OUT18,OFF;吸盘放MOVL P025,V060,Z0;GOTO L01:回原点L04:标签（六边形分拣）MOVL P021,V060,Z0;MOVL P022,V060,Z0;SET OUT18,OFF;吸盘放MOVL P021,V060,Z0;GOTO L01;回原点材料抓取分拣任务分三步走，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。跳转判定当IN19不置ON时，程序直接跳转到标签，也就是六边形分拣的路线。当IN19置ON时，程序跳转到标签，当IN18置ON，程序跳转到标签3,实现方形分拣的路线。当IN18不置ON，程序直接跳转标签2，进行圆形分拣路线。搬移工作机器人抓取材料跳转判定完成后，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。