机器人视觉系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种机器人视觉系统及控制方法，其系统包括用于抓取工件的机械手和用于放置工件的平台，平台以工件的放置位置产生工件坐标信号；机械手包括抓取组件和拍摄相机；抓取组件包括控制系统、机械臂以及设于机械臂端部的机头；机头安装有夹持件和拍摄相机；控制系统根据工件坐标信号驱动机械臂位移机头至工件的正上方后由拍摄相机拍摄工件位于平台上的视觉图像，控制系统转换视觉图像为相对坐标后由控制系统根据相对坐标驱动夹持件抓取工件。本发明专利技术使承载工件的平台主动提供空间坐标，使系统仅需要对包含工件的小范围内的视觉图像进行快速识别，降低了系统在处理大范围的视觉图像过程中的计算难度，节省了运算资源，提高效率。

Robot vision system and control method

The invention discloses a robot vision system and control method, the system includes a manipulator workpiece and a platform for placing the workpiece, the workpiece coordinate platform to generate signals to the workpiece position; the manipulator comprises grasping components and camera; capture component comprises a control system, mechanical arm and a mechanical arm end head; head installation with the clamping part and the camera control system; according to the above work coordinate signal to drive the mechanical arm to the workpiece after the displacement head shot by the camera in the visual image on the workpiece platform control system, visual image for the relative coordinate conversion by the control system according to the relative coordinate driving clamp grasping. The invention makes carrying the workpiece platform offer space coordinates, the system only need to identify visual images of small range including the workpiece inside, reduces the difficulty of computation in the process of visual image processing of large scale of the system, reduces the computing resources, improve the efficiency of.

【技术实现步骤摘要】
机器人视觉系统及控制方法
本专利技术涉及机械自动化领域，特别涉及机器人视觉系统以及控制方法。
技术介绍
在机器人及自动化装备业界，中国被公认为是潜力最大的市场，未来3至5年中国有望成为全球机器人装机量最大的国家。虽然中国制造领域的工业机器人保有量只有数万台，但据测算，“十二五”期间，国内工业机器人市场需求将呈井喷式发展，需求量将以每年15％的速度增长，预计未来我国工业机器人年均市场规模将在60亿元以上。目前机器人系统集成EAOT及VISION都由国外品牌掌控，占据了超过90％的市场应用，主要由美国cognex和日本Keyence提供，国内原代和算法开发较少，大多数集成厂商多为二次开发应用，未掌握核心算法，采用的多为智能相机+软件许可的方式，利润薄，后期维护改善比较难，维护成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服或减缓至少上述缺点中的部分，减少上下料机械手在智能相机配合软件使用中图像处理复杂，程序开发困难及精度不高等问题。一种机器人视觉系统，包括至少一个用于抓取工件的机械手和至少一个用于放置工件的平台，所述平台以工件的放置位置产生工件坐标信号；所述机械手包括抓取组件和至少一个拍摄相机；所述抓取组件包括控制系统、机械臂以及设于机械臂端部的机头；所述机头安装有夹持件和所述拍摄相机；所述控制系统根据所述工件坐标信号驱动所述机械臂位移所述机头至工件的正上方后由所述拍摄相机拍摄工件位于所述平台上的视觉图像，所述控制系统转换所述视觉图像为相对坐标后由所述控制系统根据相对坐标驱动所述夹持件抓取工件。优选地，所述平台包括移动端面，所述移动端面设有至少一条滑移轨道，所述滑动槽滑移连接有用于放置工件的放置盘，所述放置盘沿所述滑动槽的滑移由驱动组件控制，所述驱动组件根据所述放置盘在所述滑移槽内的位移产生所述的工件坐标信号。优选地，所述放置盘包括位于所述移动端面顶部的放置台和与所述放置台连接的滑移驱动杆，所述滑移驱动杆一端固定所述放置台的底部，另一端穿过所述滑移轨道延伸至所述移动端面的底部，于所述移动端面的底部设有至少一个第一气缸，所述第一气缸的杠杆与所述滑移驱动杆位于所述移动端面底部的一端固定，所述第一气缸设有第一位移传感器，所述第一位移传感器输出第一工件坐标信号至抓取组件。优选地，所述移动端面的底部的第一水平面内设有至少一组相对的第一气缸，一组相对的所述第一气缸的杠杆分别与滑移驱动杆位于所述移动端面底部的一端的周侧抵触。优选地，位于所述第一水平面下方的第二水平面内设有一组相对的第二气缸，一组相对的所述第二气缸的杠杆分别与滑移驱动杆位于所述移动端面底部的一端位于对应水平面内的周侧抵触，所述第二气缸和第一气缸的杠杆伸缩方向不同，所述第二气缸设有第二位移传感器，所述第二位移传感器输出第二工件坐标信号至抓取组件。优选地，所述控制系统将所述视觉图像色彩转换后为灰度图像，所述控制系统选取灰度图像有效区域为待处理图像，所述控制系统将待处理图像二值化处理为二值化图像，所述控制系统对二值化图像采用面积法去噪为预处理图像，所述控制系统根据所述预处理图像进行计算中心坐标后转换为相对坐标。本专利技术另提供一种机器人视觉系统的控制方法，包括步骤：S100、所述控制系统读取所述平台产生的工件坐标信号；S200、所述控制系统根据所述工件坐标信号解算工件于平台的空间坐标；S300、所述控制系统根据所述空间坐标驱动所述机械臂位移工件上方，以使工件位于所述拍摄相机的拍摄范围内；S400、所述拍摄相机拍摄工件的视觉图像后输出至所述控制系统，所述控制系统转换所述视觉图像为相对坐标；S500、所述控制系统根据所述相对坐标驱动所述夹持件抓取工件。优选地，S101、所述平台预设参考坐标系；S102、所述平台根据驱动工件位移的气缸的行程量产生所述工件坐标信号；S201、所述控制系统根据所述参考坐标系与工件坐标信号解算工件于平台的空间坐标。优选地，S401、所述控制系统将视觉图像色彩转换后为灰度图像；S402、所述控制系统选取灰度图像有效区域为待处理图像；S403、所述控制系统将待处理图像二值化处理为二值化图像；S404、所述控制系统对二值化图像采用面积法去噪为预处理图像；S405、所述控制系统根据所述预处理图像进行计算中心坐标后转换为相对坐标。本专利技术优化了工件的捕捉环境，使承载工件平台来主动提供空间坐标，帮助系统快速寻址工件，使系统仅需要对包含工件的小范围内的视觉图像进行快速识别，降低了系统在处理大范围的视觉图像过程中的计算难度，节省了运算资源，提高效率。附图说明现在将参照所附附图更加详细地描述本专利技术的这些和其它方面，其所示为本专利技术的当前优选实施例。其中：图1为本实施例的平台的结构图；图2为轨道杆的结构图；图3为放置盘的结构图；图4为本实施例的工作图；图5为本实施例的机械手的结构图；图6为本实施例的控制系统对视觉图像的处理流程。100、支架；110～140、架板；210～240、气缸；300、轨道杆；310～350、正四边体；400、放置盘；410、放置平台；420、滑移驱动杆；510、机械臂；520、夹持件；530、拍摄相机；540、控制系统。具体实施方式下面结合附图和具体实例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本实施例示范性的提供了一种机器人视觉系统，其包括机器手和平台；机器手用于抓取工件，平台用于放置工件，以及对工件进行移动且产生相应的空间坐标信号。如图1和图2所示，本实施例的平台包括中空的滑移驱动杆420，滑移驱动杆420由上到下有六层，在底层固定有底板，在底板上竖直的布置有呈矩形排布的多个轨道杆300，轨道杆300沿其杆向依次间隔的设有五个正四边体(310、320、330、340、350)，正四边体(310、320、330、340、350)的上、下面与杆向垂直，且与对应滑移驱动杆420的一层位于同一水平面内，其周侧与相邻轨道杆300的正四边体的侧面平行，同时相邻正四边体之间设有轨道间隙。同时，在平台的由上到下的第二层、第三层、第四层和第五层依次设有架板(110、120、130、140)，在架板(110、120、130、140)上安装有气缸，不同滑移驱动杆420层之间的气缸(210、220、230、240)的伸缩方向均不相同，且分别是上下和左右布置。另外如图1和图3所示，在平台上放置有放置盘400，放置盘400包括成盘状的放置平台410，放置平台410位于滑移驱动杆420层的第一层的表面，可以随意移动。另外在放置平台410固定有滑移驱动杆420，滑移驱动杆420一端固定在放置平台410的底部，另一端竖直的穿过各滑移驱动杆420层，且始终置于任意两个相邻正四边体的轨道间隙内，气缸的杠杆伸入轨道间隙内得以驱动放置盘400位移。这样设计，本实施例的气缸在足够长的情况下，其杠杆分别可以与其对应水平面内与滑移驱动杆420抵触，那么放置平台410内在放置工件后，其在滑移驱动杆420层第一层的表面的位置可以通过在气缸的杠杆设置位移传感器或检测油量来进行判断，如图4所示，给出了一组气缸对于工件位置产生的工件坐标信号的示意图。通过上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人视觉系统，包括至少一个用于抓取工件的机械手和至少一个用于放置工件的平台，其特征在于，所述平台以工件的放置位置产生工件坐标信号；所述机械手包括抓取组件和至少一个拍摄相机；所述抓取组件包括控制系统、机械臂以及设于机械臂端部的机头；所述机头安装有夹持件和所述拍摄相机；所述控制系统根据所述工件坐标信号驱动所述机械臂位移所述机头至工件的正上方后由所述拍摄相机拍摄工件位于所述平台上的视觉图像，所述控制系统转换所述视觉图像为相对坐标后由所述控制系统根据相对坐标驱动所述夹持件抓取工件。

【技术特征摘要】
1.一种机器人视觉系统，包括至少一个用于抓取工件的机械手和至少一个用于放置工件的平台，其特征在于，所述平台以工件的放置位置产生工件坐标信号；所述机械手包括抓取组件和至少一个拍摄相机；所述抓取组件包括控制系统、机械臂以及设于机械臂端部的机头；所述机头安装有夹持件和所述拍摄相机；所述控制系统根据所述工件坐标信号驱动所述机械臂位移所述机头至工件的正上方后由所述拍摄相机拍摄工件位于所述平台上的视觉图像，所述控制系统转换所述视觉图像为相对坐标后由所述控制系统根据相对坐标驱动所述夹持件抓取工件。2.根据权利要求1所述的机器人视觉系统，其特征在于，所述平台包括移动端面，所述移动端面设有至少一条滑移轨道，所述滑动槽滑移连接有用于放置工件的放置盘，所述放置盘沿所述滑动槽的滑移由驱动组件控制，所述驱动组件根据所述放置盘在所述滑移槽内的位移产生所述的工件坐标信号。3.根据权利要求2所述的机器人视觉系统，其特征在于，所述放置盘包括位于所述移动端面顶部的放置台和与所述放置台连接的滑移驱动杆，所述滑移驱动杆一端固定所述放置台的底部，另一端穿过所述滑移轨道延伸至所述移动端面的底部，于所述移动端面的底部设有至少一个第一气缸，所述第一气缸的杠杆与所述滑移驱动杆位于所述移动端面底部的一端固定，所述第一气缸设有第一位移传感器，所述第一位移传感器输出第一工件坐标信号至抓取组件。4.根据权利要求3所述的机器人视觉系统，其特征在于，所述移动端面的底部的第一水平面内设有至少一组相对的第一气缸，一组相对的所述第一气缸的杠杆分别与滑移驱动杆位于所述移动端面底部的一端的周侧抵触。5.根据权利要求4所述的机器人视觉系统，其特征在于，位于所述第一水平面下方的第二水平面内设有一组相对的第二气缸，一组相对的所述第二气缸的杠杆分别与滑移驱动杆位于所述移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红生，
申请(专利权)人：上海熙视光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31