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視覺定位系統的組成及工作原理

產品詳情

  工業機器人是制造業的高端制造設備,對于穩定性、定位精準度的要求較高,因此需要借助機器視覺技術處理圖像,通過工業相機實現引導定位和模式識別等操作,快速獲取物體的質心和邊界,滿足工業機器人系統運行的自定位需求,縮短其期望位置和末端位置間的差距,進而促進機器視覺技術的創新和發展

  1、視覺定位系統組成

  依托機器視覺的機器人定位系統包含攝像機系統和控制系統,其中攝像機系統中包括計算機(具有圖像采集卡)、攝像機,主要收集視覺圖像,并應用機器視覺算法??刂葡到y包含控制箱和計算機,對計算機末端具體位置完成控制。工作區利用CCD攝像機進行拍攝,并使用計算機識別圖像,得到跟蹤特征,完成數據的計算和識別,借助逆運動學方式獲取機器人每一位置的誤差,再對高精度末端執行模塊進行控制,科學調整機器人的位置和位姿。

  2 、工作原理

  機器人系統較為復雜,其中包含工業計算機、伺服電機、伺服控制器等部件,借助“人類引導思想”工藝,對人類的行為習慣、肢體動作、決策方式、表達模式進行展示和控制。依托機器視覺技術的機器人定位系統工作原理包含以下內容。

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  2.1工業相機

  工業相機的主要工作原理是光傳感使光線經過相機鏡頭進入傳感器,實現CCD成像或者COMS成像,進而將光學信號調整為電信號,利用內部模數轉換電路形成數字信號,同時將信號傳輸到DVP或DSP位置完成加工,獲得可以進行工業控制的格式。

  2.2視覺定位系統

  視覺定位系統主要借助1394采集卡、CCD攝像機向計算機中輸入視頻信號,同時對其進行迅速處理。系統選取物體圖像、搜尋跟蹤物、構建坐標系,進而獲取跟蹤特征,完成數據計算和識別,借助逆運動學原理獲取機器人關節區域數值,利用末端執行部分完成對機器人位姿的控制。

  2.3區域匹配

  以依托區域的匹配方式為例,該技術主要是將圖像中某一位置的灰度區域當作模板,在另一個圖像中尋找相似或相同的灰度值對應分布區域,從而加強圖像之間的匹配度。依托區域的匹配方式中匹配關鍵是尺寸固定的圖像窗口,而判斷相似性的關鍵是度量值。

工業相機.png

  2.4提取圖像特征

  系統工作臺背景和工作臺工件顏色差別較大,如果工件是黑色,則需要將該條件當作識別工作的主要依據。若工件的邊緣灰度出現明顯變化的情況,則可以得出對象的邊界節點。在掃描線技術中,若掃描過程中灰度變化十分明顯,則該像素點是邊界點。此外,可以利用最小二乘方法,通過邊界點將其擬合成圓周,得出圓心區域。

  3 系統動作過程

  3.1機器人標定

  在借助機器視覺技術對機器人進行引導前,需要對相機坐標系和機器人完成標定,建議使用“三點自動標定”方式,對機器人進行標定操作,同時設置標定工件的自動模板,進而為后續機器視覺技術控制和引導機器人系統操作提供技術支持。

  3.2系統動作流程

  在運行工位模塊時,需要借助可編程的PLC控制器單元,結合鋰電池載流片系統對機器人系統中氣缸、伺服電機、傳感器等裝置完成上料操作。同時,工業相機可以采集上料后鋰電池載流片的圖像,并分析處理圖像,實現特征識別、模塊匹配、定位計算物料、確定目標位置,進而將數據傳輸至機器人系統中,使機器人可以對鋰電池載流片完成科學的取放工作。


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