一种智能视觉机器人的拼装系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种智能视觉机器人的拼装系统，包括上位机、机械手和视觉设备，上位机通过以太网与机械手连接，用以控制机械手的运动；视觉设备通过以太网与上位机通信连接，在视觉设备触发成像后，进行图像处理的同时，通过以太网发送图像数据到上位机，以完成从图像中分析得到的物品所在具体位置。本实用新型系统集成度高，模块化设计使得智能视觉与机器人可任意品牌组合搭配，内部具有丰富的物品模型数据库，可拼装多种物品，物品模型通过自定义类型可添加到本系统内，以符合用户需求，同时，具备高精度的标定模块，使得拾取和放置物料非常精准，整体运行速度快。本实用新型系统操作简单，上电后只需在电脑上使用本系统上位机即可。
【专利说明】
一种智能视觉机器人的拼装系统
技术领域
[0001]本实用新型属于机器视觉领域，特别是涉及一种智能视觉机器人的拼装系统。
【背景技术】
[0002]随着“工业4.0”的到来及国家“中国制造2025”战略规划，“机器换人”是推动传统制造业实现产业转型升级的一项重要举措，各种各样的“机器换人”技术必将在这个时代得到广泛应用。多年来，机器人主要在实现重复式的机械运动的工作现场，如机器人码垛，机器人焊接等，而机器人视觉的应用受到越来越多制造商的关注，一种智能视觉机器人的拼装系统正是在这样的背景下应运而生，使“机器换人”应用得到丰富。
[0003]现有技术方案:现有的机器人视觉应用有:
[0004]1.视觉机器人:属于机器人操控领域，包括视觉支架，摄像头，切断台，切刀以及机器人组成，其中通过信号线控制机器人的操作，有益效果为结构设计人性化，操作简单，提高了切断的准确性，并且还可自行完成码放工作；
[0005]2.—种带视觉的四轴机器人系统:一种带视觉的四轴机器人系统，涉及四轴机器人系统领域。本发明解决了现有的四轴机器人系统已经不能满足实际生产的需要的问题。一种带视觉的四轴机器人系统，它包括四轴机器人本体、四轴控制驱动系统、若干传感器和主控系统;传感器包括图像传感器;每个图像传感器附近设置有独立的照明光源;主控系统由图像识别模块、图像定位模块、图像测量模块、图像数据处理模块、控制模块组成;主控系统还包括故障检测和报警模块。本发明的一种带视觉的四轴机器人系统在生产流水线上以取代人工操作;该系统能在各种不同的生产流水线上独立完成物料的抓取、放置与检测工作;该系统的四轴机器人本体可根据用户的不同需求量身定制，以满足生产的需要；
[0006]3.视觉识别工业机器人:主要是应用工业流水线智能化控制领域，特别是在人工作业效率较低或人工视觉无法达到的环境，代替人工作业，以提高工作效率和实现生产自动化。采用嵌入式视觉系统，包括图像获取、预处理、特征提取和匹配等部分。视觉识别工业机器人的发明目的是提供一种用于是应用工业流水线智能化控制。其技术特点是采用目标标定，图像处理-模块匹配及轮廓识别。采用灰度图像控制工业流水线自动化控制成本，利用小波交换等方法根据图像中出现的不同噪音类别进行降噪，对于预处理后的图像，拟基于Canny算法进行特征提取获得我们所需要的特征信息。
[0007]现有的视觉机器人装配系统大都是相对固定位置进行抓取，拼接物品，物品的初始位姿和中止位姿都是固定的，灵活性较差，装配精度和速度不高，装置较复杂，操作繁琐，使用国外视觉设备价格昂贵，且不具备识别多样化物品的拼装成型功能，在使用过程中如遇不同结构或物品则需重新编程作业，人工和时间成本大大增加，通用性极低。
【实用新型内容】
[0008]为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是用以拾取和放置物料非常精准，整体运行速度快的一种智能视觉机器人的拼装系统。
[0009]为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案:
[0010]提供一种智能视觉机器人的拼装系统，包括上位机、机械手和视觉设备，上位机通过100M/1000M以太网与机械手连接，用以控制机械手的运动;视觉设备通过100M/1000M以太网与上位机通信连接，在视觉设备触发成像后，进行图像处理的同时，通过100M/1000M以太网发送图像数据到上位机，以完成从图像中分析得到的物品所在具体位置。即上位机通过100M/1000M以太网控制视觉设备图像读取与处理，设置参数等，在使用前需配置各自的IP为同一网段，如为“192.168.1.X”。
[0011]作为优选，所述机械手末端设置有电可控夹具夹具，视觉设备安装在机械手末端的电可控夹具夹具正中间，以更好的成像。
[0012]作为优选，所述所述机械手末端设置有吸盘。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0014]本实用新型系统集成度高，模块化设计使得智能视觉与机器人可任意品牌组合搭配，内部具有丰富的物品模型数据库，可拼装多种物品，物品模型通过自定义类型可添加到本系统内，以符合用户需求，同时，具备高精度的标定模块，使得拾取和放置物料非常精准，整体运行速度快。本实用新型系统操作简单，上电后只需在电脑上使用本系统上位机即可。
【附图说明】
[0015]图1:本实用新型中主系统框图；
[0016]图2:本实用新型中视觉设备的主要工作流程图；
[0017]图3:本实用新型中机械手主要工作流程图；
[0018]图4:本实用新型中上位机主要设计流程图；
[0019]图5:本实用新型的主要工作流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0021]如图1?5所示，本实施例提供一种智能视觉机器人的拼装系统的具体实施例，图1是一种智能视觉机器人的拼装系统框图，本系统主要包括已安装智能视觉机器人的拼装系统上位机的电脑，具备以太网通信控制的机械手和视觉设备，电可控夹具，工作台，拼装物品，线缆若干等。
[0022]其中，电脑端上位机通过100M/1000M以太网控制机械手的运动和视觉设备图像读取与处理，设置参数等，在使用前需配置各自的IP为同一网段，如同为“192.168.1.X”。
[0023]视觉设备安装在机械手夹具正中间，以更好的成像。物品在不堆叠的基础上可任意姿态平放在工作区内，工作区的大小以视觉设备识别区定义。
[0024]图2视觉设备的主要工作流程图，视觉设备在本应用中主要作用是为机器人运动提供准确的拾取位置信息，图2为其主要工作流程图，视觉设备开启后，初始化内部各工作模块，获取曝光率，成像大小，增益等初始设置，等待上位机通过以太网连接设备后，加载并运行最近一次的作业，该作业上位机随时可以重新定义和更换。视觉设备捕捉图像的时刻可选上位机，机械手及内部进行触发控制，上位机通过以太网连接控制，机械手通过I/O控制，其内部可调整为连续的或定时的触发模式。设备触发成像后，在进行内部图像处理的同时，通过以太网发送图像数据到上位机，以完成从图像中分析得到的物品所在具体位置。
[0025]图3机械手主要工作流程图，机械手在本应用中是主要的执行机构，通过控制工具端的夹具或吸盘拾取和放置物品，其软件主要工作流程如图3所示，机械手上电后，初始化内部各个功能模块和各关节，启动机械手，机械手运动可通过用户编程集成到内部，也可通过上位机或示教器直接发送控制命令使其执行特定动作。通常完整的一个动作要先关闭吸盘或打开夹具，运动到物品所在位置，打开吸盘或合上夹具，拾取物品后，运动到目标位置，关闭吸盘或打开夹具，放置物品，最后运动到原始位置。
[0026]图4上位机主要流程图，上位机在本应用中行使主控权，其主要工作流程如图4所示，打开上位机，加载内部模块后通过电脑以太网口查询连接到该网络的视觉与机械手设备，选择并连接到设备，实时获取机械手相关位姿运动状态，主动触发或被动等待接收来自视觉设备发来的当前视角图像信息，分析图像，获取物品位置，计算机械手运动位姿并输出分析结果到机械手，等待机械手完成动作后进行下一物品的拾取。本上位机内含有自定义的多种物品组合数据库，该数据库中对一个具体的物品进行分解，为物品各个零部件各自定义，组合出一种最优的拼装顺序。该数据库可通过上位机添加物品及部件的数据后，自动生成，无需进行额外操作。
[0027]本实用新型一种智能视觉机器人的拼装系统的主要工作流程如图5所示。打开机械手与视觉设备电源，启动上位机后，点击上位机中连接设备图标后，进行系统标定。系统标定包括视觉设备内外参数标定，视觉设备机械手位置关系标定两部分。
[0028]首先，利用上位机采集图像并记录标定所需的位姿数据，将标定板固定到机械手末端，移动机械手到某些点，并触发视觉设备采像及记录机械手末端位置。
[0029]然后，利用采集的图像和位姿数据计算出视觉设备的内参数，两视觉设备间的相对位置，并同时计算出视觉设备和机械手机座的相对位置。
[0030]标定完成后，移动机械手到初始位置，在上位机内含有多种物品拼装模型数据库，库中对每个物品各个部件的信息及拼装顺序，再与视觉设备获取图像进行比较，以匹配相应的物料，匹配后，上位机将物料重心发给机械手，机械手拾取物料，放置物料到数据库模型中对应位置，直到最终完成物品拼装后，等待下一个物品拼装或关闭设备，结束任务。
[0031]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种智能视觉机器人的拼装系统，其特征在于，包括上位机、机械手和视觉设备，上位机通过100M/1000M以太网与机械手连接，用以控制机械手的运动；视觉设备通过10M/1000M以太网与上位机通信连接，在视觉设备触发成像后，进行图像处理的同时，通过100M/1000M以太网发送图像数据到上位机，以完成从图像中分析得到的物品所在具体位置;所述机械手末端设置有电可控夹具夹具，视觉设备安装在机械手末端的电可控夹具夹具正中间，以更好的成像。2.根据权利要求1中所述的一种智能视觉机器人的拼装系统，其特征在于，所述机械手末端设置有吸盘。
【文档编号】B25J15/08GK205572431SQ201620021608
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月8日
【发明人】郭振民, 卜琰, 徐赤, 李俊延, 姚喜国
【申请人】杭州自动化技术研究院有限公司