甘沐阳 何毅斌
湖北工程职业学院 湖北黄石 435300
摘要：在“互联网+”国家战略指引下，国内制造业进入了转型升级的关键时期，网络化、信息化潮流颠覆了传统产业的设计、生产、管理、运营等各个环节，首当其冲的自然是服务模式的改变。工业机器人作为智能制造的重要装备，越来越广泛地应用于制造业领域，对工业机器人的服务内容也有了更高的要求，基于此本文对工业机器人动态视觉控制的研究与实现进行研究，以供参考。
关键词：工业机器人；动态视觉控制；研究
文献标识码：TS143 中图分类号：A
引言：随着中国制造2025的提出要实现制造业现代化，目前在现代生产制造领域，机器视觉、工业机器人、自动生产线、工业以太网等先进技术都是用来代表自动化先进程度的指标。小批量多品种的生产模式是未来制造业的发展趋势。而示教和离线编程会花费大量的生产准备时间，生产效率的问题将尤为突出。
本文研究的目的是对生产线上的工业机器人控制系统进行开发设计，将计算机视觉技术引入原有的搬运工业机器人领域，利用机器视觉技术获取工件及其周围环境的信息，识别出所要操作的目标工件，并能做出决策来引导工业机器人完成对工件的抓取和放置等操作，提高生产线上工业机器人的柔性和智能水平。
1现阶段国内运动控制视觉平台设计与开发现状
1.1面临的问题
目前生产线上应用的搬运工业机器人大多是通过示教再现或预编程来实现机器人的操作，这样物体的初始位姿和终止位姿都是严格限定的，机器人只是完成点到点的任务动作，外部参数变化的物体发热操作则是无能为力。这样一来，生产线的柔性就差，满足不了柔性生产系统对物料输送和搬运的要求。在这种情况下，为保证机器人顺利高效的完成工作任务和减少生产准备时间，引入机器视觉技术来实现对工作目标物体的识别和定位就显得很有必要。
1.2针对该现象提出的解决方案
根据以上出现的问题，可以在进行设计时只使用一台设备这样有助于快速完成相关平台的所有设计，使其具有更多的功能。解决这种现状的主要方法是在该平台的视觉引导上进行技术应用以降低系统的复杂度。
2工业机器人与智能制造系统组成
在现代自动化生产的过程中，计算机视觉技术正成为一种保证产品质量和提高生产效率的关键技术手段，如实现智能机器人的控制、对机械零件的自动加工和检测和柔性生产线的自动监控等。本文所作的研究就是对生产线上的工业机器人控制系统进行开发设计，将计算机视觉技术应用于搬运工业机器人的工作领域，利用机器视觉技术获取工件及其周围环境的信息，从中识别出所要的操作的目标物体，并能做出决策来引导工业机器人完成对目标物体的抓取、放置等操作。这不但提高了产品的质量和生产效率，同时对增强工业机器人对环境的适应能力以及拓展机器人应用范围都具有十分重要的意义，工业机器人与智能制造系统组成如图1、图2所示。
图1 工业机器人系统组成示意图 图2 工业机器人系统现场图
2.1送料流水线
输送物料，并在视觉检测位置停止，等待识别和检测。
2.2工业机器人
实现生产线上物料的抓取和装配。
2.3视觉检测系统
该模块由视觉检测台、视觉相机、视觉系统等部分构成。用于检测工件是否合格及种类（如颜色、形状），并配合机器人完成工件检测整定。将不合格的产品放入废料盒，将合格产品放入成品仓。
2.4装配流水线
该模块用于成品工件的储存和装配，根据任务要求完成工件的定点放料和规则排列。
2.5总控单元
产线总控单元通过设置连接参数与设备层的保持通讯，其作用相当于人体大脑，进行订单派发、工件取料、数据读取、加工、检测、入库的整个自动化过程。在系统操作桌面上，有派单界面、料仓界面、成品仓界面、机床界面、通讯状态界面组成。界面反映整个系统工作情况。整个系统运行的流程:现接到一订单需要加工x个零件，通过总控系统下单，接到任务后，总控发指令给工业机器人到送料流水线取毛坯料，然后搬运到视觉处检测毛坯料是否合格并识别是几号工件，再把物料送到合适的装配流水线，发命令给工业机器人实现装备动作。
3工业机器人动态视觉控制技术与实现
3.1基于机器视觉的工业机器人分拣系统
如图3所示，将新松RH6通用工业机器人作为模型，构建了基于机器视觉的工业机器人分拣系统。从机器人的角度来说，能够划分分拣系统，使其成为不同的单元，包括工作平台、摄像平台以及机械手抓等[1]。在工作平台单元中，有两部分内容，分别是工件放置台和工件分拣放置槽位。某一工件放置平台为黑色，它发挥着极其重要的作用，在颜色方面，有利于区别于金属几何工件，促使算法得以实现。在完成工件分拣之后，将其分类放置到工件放置槽中。在摄像机平台单元中，其组成部分主要有三方面，分别是MV-VE078SM摄像机、摄像机支架和光源。在支架上悬挂着单目摄像机，其作用和功能比较突出，主要作用是获取试验台上的工件视频图像。在光源方面，充分应用LED面式光源，为数码相机提供一定帮助，发挥着辅助性作用，可以将光源提供给数码相机，在工件上，对其进行固定，并且工件自身有一定的阴影，通过这一操作将其覆盖。支架有重要作用，即固定数码相机、光源，能够对其高度进行调节，并且有刻度，在此条件下，能够较为方便地获知相机和台面的距离。
图3 机器视觉的工业机器人分拣系统网络拓补图
3.2分拣实现过程
应用工业视觉相机，在此过程中将工件放置台上的待分拣几何工件的图像序列采集到PC机中，在PC机中有着视觉处理软件，可自动识别圆形、三角形和矩形等常规形状，并且分析相关形状特征。
在现代自动化生产的过程中，计算机视觉技术正成为一种保证产品质量和提高生产效率的关键技术手段，如实现智能机器人的控制、对机械零件的自动加工和检测和柔性生产线的自动监控等。将计算机视觉技术应用于搬运工业机器人的工作领域，利用机器视觉技术获取工件及其周围环境的信息，从中识别出所要的操作的目标物体，并能做出决策来引导工业机器人完成对目标物体的抓取、放置等操作。
结束语：
综上所述，本文首先从国内运动控制视觉平台设计与开发的现状着手，并对工业机器人与智能制造系统组成进行阐述，在此基础上对工业机器人动态视觉控制技术与实现进行了探讨，希望可以为相关从业人士提供一定借鉴与参考。
参考文献：
[1]杨守瑞，尹仕斌，任永杰，邾继贵，叶声华.机器人柔性视觉测量系统标定方法的改进[J].光学精密工程，2014，22(12):3239-3246.
[2]夏群峰，彭勇刚.基于视觉的机器人抓取系统应用研究综述[J].机电工程，2014，31(06):697-701+710.
[3]尹仕斌，任永杰，邾继贵，叶声华.机器人视觉测量系统中的工具中心点快速修复技术[J].机器人，2013，35(06):736-743.
[4]黎志刚，段锁林，赵建英，毕友明.机器人视觉伺服控制及应用研究的现状[J].太原科技大学学报，2007(01):24-31.
[5]林靖，陈辉堂，王月娟，蒋平.机器人视觉伺服系统的研究[J].控制理论与应用，2000(04):476-482.
论文作者:甘沐阳,何毅斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
标签：机器人论文; 工件论文; 视觉论文; 工业论文; 系统论文; 机器论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第25期论文;