機器人視覺檢測在工業(yè)中的應用探討

宋承秀，劉凱

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機器人視覺檢測在工業(yè)中的應用探討

宋承秀，劉凱

（大連豪森瑞德設備制造有限公司，遼寧 大連 116036）

工業(yè)環(huán)境中，特別是人工成本增加，自動化率節(jié)節(jié)升高的今天，人來做測量尺寸和判斷會因為疲勞、個人之間的差異等產生誤差和錯誤，但是機器不會，因此機器人加視覺系統(tǒng)已經成為了越來越普遍的應用模式。機器人視覺系統(tǒng)就是利用機器代替人眼來做各種測量和判斷。它綜合了光學、機械、電子、計算機、圖像處理、光機電等多個領域。文章就機器人與視覺相機相結合在裝配線中代替人工上料的應用進行了探討與介紹。

機器人；視覺系統(tǒng)；圖像處理

前言

當裝配線上的上線工位需要上線的零件不規(guī)則分布在料架上時，傳統(tǒng)裝配方式只能靠工人人工搬運到線上，費時費力，影響效率。但是現在可以使用機器人加視覺相機組合成一個簡單的機器人視覺系統(tǒng)，來代替人工搬運，大大加快了效率。本文就機器人在裝配線中代替人工進行視覺判斷后搬運上線的應用進行了詳細的介紹。

1 視覺系統(tǒng)架構

1.1 選用的設備

西門子S7-300PLC 用于邏輯控制，相機與機器人之間通訊；

FUNAC機器人用于搬運工件；

康奈視相機用于計算工件偏移量的變化值；

康奈視激光光源用于輔助計算工件偏移量變化值。

1.2 固定的相機和固定于機器人的相機

1.2.1固定相機

將相機固定設置在架座等上。相機始終從相同距離觀察相同部位。可以與機器人進行其它作業(yè)期間并行地進行視覺的測量，因而具有縮短總體周期時間的優(yōu)點。利用固定相機觀察放置在工作臺等上的工件而進行機器人動作補正的補正方法，就是位置補正。伸到固定相機前對機器人把持的工件進行測量，將該工件正確放置到規(guī)定位置的補正方法，就是抓取偏差補正。

圖1 固定相機和固定于機器人的相機

1.2.2固定于機器人的相機

將相機設置在機器人的手腕部。通過移動機器人，可以利用 1 臺相機對不同場所進行測量，或者改變工件與相機的距離。固定于機器人的相機的情況下， 需要考慮機器人移動造成的相機的移動部分而計算工件的位置。利用固定于機器人的相機觀察放置在工作臺等上的工件而進行機器人動作補正的補正方法，就是位置補正。

因固定于機器人的相機方式實用性更強，本次主要以固定于機器人的相機來進行探討。

1.3 相機標定

要實現將相機采集的數據轉化為機器人坐標系下的位姿數據，必須建立相機坐標系與機器人坐標系的對應轉換關系，該過程通過相機標定實現。

圖2 相機標定結果

1.4 相機數據計算

通過相機拍照后工件偏移與坐標系比較得出機器人偏移數值，傳遞給PLC。

2 PLC設置

圖3 PLC硬件組態(tài)

數據流程：相機—>PLC—>機器人

PLC是相機和機器人之間的橋梁。以PLC為主站，相機和機器人為從站組成Profinet網絡進行數據交換。

3 FUNAC機器人設定

FUNAC機器人可以使用OFFSET指令對抓取的工件位置進行偏移，需要相機每次抓取工件前進行照相計算出偏移值（X、Y、Z、W、P、R），然后把值通過PLC計算后傳遞給機器人。

FUNAC機器人普通情況下不支持浮點數傳遞，只能傳遞整數PLC需要定義好偏移值的信號的正負和放大倍數，從而達到機器人精準偏移。具體信號如下：

表1

計算過程：例如：相機計算出的Y軸偏移量值-1.31

這個值傳遞給PLC后，PLC 需要先判斷偏移值的正負，如果該值<0，PLC給機器人的Y-負DI信號置為1，同時把1.31X100變?yōu)?31放到OFFSET_Y GI組信號中傳給機器人，機器人在把收到的OFFSET_Y中的值除以100后與Y-負信號關聯(lián)組合。依次把所有PLC傳遞的偏移值計算出后，機器人對位置點再進行偏移，最終保證夾取位置正確。

4 總結

在生產線上，人來做此視覺判斷和搬運會因疲勞、個人之間的差異等產生誤差和錯誤，但是機器人卻會不知疲倦地、穩(wěn)定地進行下去。機器人加相機組成的視覺系統(tǒng)，在未來工業(yè)智能制造中比重回越來越大，承擔更多的任務。

[1] FUNAC機器人視覺系統(tǒng).

[2] 機器人技術手冊.日本機器人協(xié)會（宗光華、程軍實等譯）.

[3] 葉暉.工業(yè)機器人典型案例精析[M].機械工業(yè)出版社,2013.

Application of Robot Vision Inspection in Industry

Song Chengxiu, Liu kai

( Dalian Haosenread Equipment Manufacture Co., Ltd, Liaoning Dalian 116036 )

In the industrial environment, especially with the increase of labor cost and automation rate, people will make errors and errors in measuring size and judging because of fatigue and differences between individuals, but the machine will not. Therefore, robot plus vision system has become a more and more popular application mode. Robot vision system is to use machine instead of human eyes to make various measurements and judgments. It integrates optics, machinery, electronics, computer, image processing, optoelectronics and other fields. In this paper, the application of the combination of robot and visual camera to replace manual feeding in assembly line is discussed and introduced.

Robot; Visual inspection; image processing

U466

A

1671-7988(2019)07-187-02

宋承秀（1987.5-)，男，電氣工程師，就職于大連豪森設備制造有限公司電氣設計部，從事PLC與機器人工業(yè)應用研究工作。

U466

A

1671-7988(2019)07-187-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.063