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隨著機器人技術(shù)不斷進步，對機器人的要求越來越高，在數(shù)控加工領(lǐng)域，換刀和上下料機器人正越來越多的替代人工完成機器換刀和正下料。由于零件的形狀各異，如何讓機器人識別并抓取待加工零件成為設(shè)計上下料機器人的難題之使用機器視覺技術(shù)可以有效解決零件的識別和定位這一難題。通過對攝像機采集的圖像進行圖像增強、分割和模式識別來獲取零件空間坐標信息，通過串口通信將零件坐標信息發(fā)送給機 器人，實現(xiàn)機床的自動上下料。

 

1、總體方案設(shè)計

 

上下料機器人視覺控制系統(tǒng)主要由圖像采集卡、鏡頭、工業(yè)相機、機器人、于東控制單元、計算機一級圖像處理軟件組成。工業(yè)相機通過1394接口與圖像采集卡相連，圖像采集卡通過代1插槽與計算機相連。首先，對攝像機進行標定確定圖像坐標與實，際坐標之間的關(guān)系矩陣，該關(guān)系矩陣將作為編制視覺控制軟件的參數(shù)用于計算圖像點對應(yīng)的空間坐標。其次，確定光源的打光方式，機器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一個方面就是選擇正確的照明，機器視覺光源直接影響到圖像的質(zhì)量，進而影響到系統(tǒng)的性能。其次確定圖像處理的方案，對圖像進行圖像增強、圖像分割并進行圖像匹配，確定目標的圖像坐標，根據(jù)圖像坐標和關(guān)系矩陣求出目標的空間坐標最后，將空間坐標通過串口傳送至機器人，機器人接收到信息并執(zhí)行動作實現(xiàn)上下料。

 

2、核心部件選型

 

2.1、工業(yè)相機和鏡頭選型

 

設(shè)備主要用于識別尺寸在（15）X150m＂的二維機械零件視角范圍選在（ISOm，因此選用某有限公司的K45M工業(yè)相機，該款工業(yè)相機的分辨率達到a的2×1叫勇，曝光時間在和852m之間，光學(xué)尺寸為12，幀頻為乃心，傳感器類型輸出方式為CCD根據(jù)視角范圍和相機分辨率可以確定該視覺系統(tǒng)的精度為1 SUN hmmm 1040 - 1 . 44如果使用亞像素細分法，系統(tǒng)下精度可以達到014mm，可以滿足設(shè)備的精度要求。

 

鏡頭選擇應(yīng)注意：（D焦距；p目標高度③影像高度；4放大倍數(shù)付影像至目標的距離⑥m心點⑦畸變。綜合考慮,選用日本Gmp"ar鏡頭,型號為:rio 614 - Afp , 55 焦距定焦．L4光圈，接口方式：c。

 

2.2、光源選型
 

光源的種類很多，有鹵光燈、熒光燈JED光源等，目前｜ED光源最常用，主要由以下幾個特點（D使用壽命長；OFD光源是用多顆IFD排列而成，可以設(shè)計成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)不同光源照射角度③有多種顏色可選，包括紅綠藍白還有紫外紅外等。針對不同檢測物體的表面特征和材質(zhì)選用不同顏色，1驥是不同波長的光源達到理想r效果，IED光源的打光方式也分很多種，有垂直照射值射環(huán)形光源帶角度環(huán)形光源低角度環(huán)形光源、水平照射環(huán)形光源、直射漫反射光源、低角度漫反射光源背光源條形光源等等，由于零件屬于不反光物體，可以選用直射環(huán)形光源或者背光源，但是由于設(shè)備的視角范圍比較大（152m，從成本的角度考慮，還是選用直射環(huán)形光源。

 

3、視覺系統(tǒng)搭建

 

3.1、攝像機標定
 

空間景物坐標和其在圖像中對應(yīng)的坐標的幾何關(guān)系是由攝像機幾何成像模型決定的，這個幾何模型的參數(shù)就起攝像的參數(shù)。這個參數(shù)是需要通過攝像機標定得到的。標定的過程就是確定空間坐標和圖像坐標之間的關(guān)系的過程，標定的精度直接影響到機器視覺的精度＾使用傳統(tǒng)的h標定法對攝像機進行標。

 

3.2、軟件編程
 

 圖像處理工具提供一套全方位的參照標準算法和圖形工具，用于進行圖像處理分析可視化和算法開發(fā)。可進行圖像增強、圖像去模糊、特征檢測降噪、圖像分割、幾何變換和圖像配準。許多工具箱函數(shù)采用，了多線程技術(shù)，以利用多核和多處理器計算機，使用ⅶWnp函數(shù)可以獲取外部硬件資源D。

圖像值化前設(shè)計一種與零件灰度值相匹配的特征提取方法并提出一種自適應(yīng)的閾值確定方法將圖像二值化。通過實驗證明，該自適應(yīng)的閾值確定用于圖像二值化之后的效果較好，滿足零件上下料的要求。

 

 

4、結(jié)束語
 

對視覺上下料機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計方案進行了闡述。針對本系統(tǒng)結(jié)合零件的特點對工業(yè)相機鏡頭和光源等核心部件的選型進行了討論，對所選相機的參數(shù)矩陣進行了標定，并對采集的圖像進行處理的流程進行了分析，最終系統(tǒng)通過串口將處理的信息發(fā)送給下位機執(zhí)行。經(jīng)過驗證，本系統(tǒng)性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定。