一种智能化引导式机械手视觉系统及其工作方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于工业自动化技术领域，具体是涉及一种智能化引导式机械手时视觉系统及其工作方法。
【背景技术】
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[0002]机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。随着工业4.0时代的到来，工业自动化的水平要求越来越高。机械手作为工业自动化领域中的重要成员，对机械手的控制要求也更加智能化。而机器视觉、图像处理等技术的发展，为机械手增加了“眼睛”，增加机械手的自主能力，提高其灵活性、适用性。
[0003]但是现有的机械手视觉系统的应用中，通常使用不同厂家生产的各式各样的机械手和不同的视觉系统，各个厂家技术封闭，不同厂家之间的机械手通讯协议不一致，不能实现机械手与视觉系统之间可靠稳定的通讯，因此机械手和视觉系统不能快速配置，导致机械手视觉系统不能很好地融合为一体，且现有的机械手视觉系统处理速度慢，处理过程繁琐，智能化程度低。
【发明内容】
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[0004]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于机械手视觉系统中的不同厂家生产的各种机械手和视觉系统之间通讯协议不一致，机械手与视觉系统不能快速配置，导致机械手视觉系统不能很好的融合为一体，且现有的机械手视觉系统处理速度慢、处理过程繁琐、智能化程度低，从而提出一种智能化引导式机械手视觉系统及其工作方法。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]一种智能化引导式机械手视觉系统，包括:
[0007]机械手，所述机械手用于实现对工件的抓取处理。
[0008]工业相机，所述工业相机用于获取工件图像。
[0009]工控机，所述工控机内安装有基于NI Vis1n Builder平台开发设置的相机拍照功能模块、图像处理功能模块、工控机与机械手通讯功能模块、工业相机与机械手快速配置功能模块，用于实现控制所述工业相机拍照、对获取的工件图像进行图像处理、工控机与所述机械手进行通讯、工业相机与机械手快速配置的功能。
[0010]作为上述技术方案的优选，所述工控机与机械手通讯功能模块采用基于以太网通用通讯模块。
[0011]作为上述技术方案的优选，所述基于以太网通用通讯模块具体包括:
[0012]通信端口确立子模块，用于将所述机械手的控制器作为服务器，将所述工控机作为客户端。
[0013]服务器设置子模块，用于对所述机械手进行二次开发，利用计算机语言编写服务器程序代码，并将所述服务器程序代码编译链接成可执行程序，将所述可执行程序安装到所述机械手的控制器中，所述可执行程序作为一个任务在所述机械手内执行。
[0014]服务器建立通信连接子模块，用于在所述机械手的控制器通电时自动启动所述任务，建立以太网通信的服务器并请求等待客户端连接。
[0015]客户端与服务器通讯子模块，用于所述客户端接收所述服务器的连接请求，所述客户端与所述服务器根据自定义通用通讯协议进行通讯，实现工控机对机械手的控制。
[0016]作为上述技术方案的优选，所述客户端与服务器通讯子模块中:
[0017]所述自定义通用通讯协议定义多个通讯命令，所述通讯命令包括对所述机械手的启动、暂停、继续运行、获取、设置变量的控制操作。
[0018]作为上述技术方案的优选，所述通讯命令通过在所述可执行程序中调用API函数集实现对所述机械手的控制操作。
[0019]作为上述技术方案的优选，所述工业相机与机械手快速配置功能模块通过修改所述图像处理功能模块中的参数实现不同的工业相机与不同机械手之间的快速配置。
[0020]一种智能化引导式机械手视觉系统工作方法，包括如下步骤:
[0021]S1:机械手运行至固定的拍照位置。
[0022]S2:所述机械手通过工控机与机械手通讯功能模块与工控机建立通讯连接。
[0023]S3:所述机械手向所述工控机发送拍照命令，发送完成后所述机械手进入等待状
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[0024]S4:所述工控机控制工业相机对工件进行拍照，获取工件图像。
[0025]S5:所述工控机通过图像处理模块对所述工件图像进行图像处理，获取所述工件所处的状态、位置坐标及相对于标定点的位置偏移量。
[0026]S6:所述工控机通过工控机与机械手通讯功能模块将所述位置偏移量和继续运行的通讯命令发送给所述机械手。
[0027]S7:所述机械手根据接收的位置偏移量和继续运行的通讯命令运行到所述工件位置处进行抓取处理。
[0028]本发明的有益效果在于:其通过在工控机内安装基于NI Vis1n Builder平台开发设置的相机拍照功能模块、图像处理功能模块、工控机与机械手通讯功能模块、工业相机与机械手快速配置功能模块，实现控制所述工业相机拍照、对获取的工件图像进行图像处理、工控机与所述机械手进行通讯、工业相机与机械手快速配置的功能。采用基于以太网通用通讯模块来实现工控机与机械手通讯的功能，突破了不同厂家各式各样的机械手通讯协议与视觉系统的结合，实现了机械手与工控机之间稳定可靠的通讯；采用工业相机与机械手快速配置功能模块建立了快速便捷、引导式机械手视觉系统；采用图像处理功能模块可以针对单一或多数不同对象进行识别、建立视觉算法，简化繁琐过程，处理速度快，智能化程度高。
【附图说明】
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[0029]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中:
[0030]图1为本发明一个实施例的一种智能化引导式机械手视觉系统框图；
[0031]图2为本发明一个实施例的一种智能化引导式机械手视觉系统工作方法流程图；
[0032]图3为本发明一个实施例的一种智能化引导式机械手视觉系统示意图；
[0033]图4为本发明一个实施例的一种在NI Vis1n Builder中搭建的智能化引导式机械手视觉系统结构图。
【具体实施方式】
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[0034]实施例1
[0035]如图1所示，本发明的智能化引导式机械手视觉系统，包括:机械手、工业相机和工控机。
[0036]所述机械手用于实现对工件的抓取处理。
[0037]所述工业相机用于获取工件图像。
[0038]所述工控机内安装有基于NI Vis1n Builder平台开发设置的相机拍照功能模块、图像处理功能模块、工控机与机械手通讯功能模块、工业相机与机械手快速配置功能模块，用于实现控制所述工业相机拍照、对获取的工件图像进行图像处理、工控机与所述机械手进行通讯、工业相机与机械手快速配置的功能。其中NI Vis1n builder是一款NI公司的用于自动检测的无需编程可配置式的机器视觉开发平台，其集成度高开发速度快，同时拥有NI Vis1n图像处理函数包可供选用，十分适合于开发视觉识别系统。
[0039]所述工控机与机械手通讯功能模块采用基于以太网通用通讯模块。所述基于以太网通用通讯模块具体包括:
[0040]通信端口确立子模块，用于将所述机械手的控制器作为服务器，将所述工控机作为客户端。
[0041]服务器设置子模块，用于对所述机械手进行二次开发，利用计算机语言编写服务器程序代码，并将所述服务器程序代码编译链接成可执行程序，将所述可执行程序安装到所述机械手的控制器中，所述可执行程序作为一个任务在所述机械手内执行。本实施例中，所述计算机语言采用C语言。
[0042]服务器建立通信连接子模块，用于在所述机械手的控制器通电时自动启动所述任务，建立以太网通信的服务器并请求等待客户端连接。
[0043]客户端与服务器通讯子模块，用于所述客户端接收所述服务器的连接请求，所述客户端与所述服务器根据自定义通用通讯协议进行通讯，实现工控机对机械手的控制。所述自定义通用通讯协议定义多个通讯命令，所述通讯命令包括对所述机械手的启动、暂停、继续运行、获取、设置变量等的控制操作。所述通讯命令通过在所述可执行程序中调用API函数集实现对所述机械手的控制操作。工控机只需按定义的命令格式通过以太网发送给机械手，不需要知道底层封装，即可实现对各个机械手的各种控制。
[0044]所述工业相机与机械手快速配置功能模块通过修改所述图像处理功能模块中的参数实现不同的工业相机与不同机械手之间的快速配置。
[0045]所述图像处理功能模块具体包括:
[0046]图像预处理子模块，用于对获取的工件图像进行预处理。
[0047]图像识别子模块，用于对预处理后的工件图像进行图像识别。
[0048]图像检测子模块，用于对所述工件图像进行图像检测。
[0049]图像特征获取子模块，用于获取所述工件所处的状态、位置坐标及相对于标定点的位置偏移量等数据信息。
[0050]本实施例所述的一种智能化引导式机械手视觉系统，包括机械手、工业相机和工控机，其通过在工控机内安装基于NI Vis1n Builder平台开发设置的相机拍照功能模块、图像处理功能模块、工控机与机械手通讯功能模块、工业相机与机械手快速配置功能模块，实现控制工业相机拍照、对获取的工件图像进行图像处理、工控机与机械手进行通讯、工业相机与机械手快速配置的功能。采用基于以太网通用通讯模块，突破了不同厂家各式各样的机械手通讯协议与视觉系统的结合；采用工业相机与机械手快速配置功能模块建立了快速