一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，其方法包括以下步骤：相机模块对传送带上的工件进行拍照，生成图像信号；利用匹配模块对图像信号进行处理，生成G代码信号；编码器对电机进行感应，获取传送带的位移及速度信号；将位移及速度信号传输至数控模块；数控模块利用逆解函数对位移及速度信号进行处理，获得关节角补偿量信号；数控模块对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号；将关节角补偿量信号和关节角位移信号进行处理，获得工件的位移信号；数控系统再根据工件的位移信号，生成控制信号传给伺服驱动器，伺服驱动器驱动电机旋转。本发明专利技术能实现轨迹动态跟随、加快计算速度、提高轨迹跟随精度。

A contour tracking control system and method on conveyor belt

【技术实现步骤摘要】
一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制系统及方法
本专利技术涉及机器人
，具体而言，特别涉及一种六关节机器人传送带上轮廓轨迹跟踪控制系统及方法。
技术介绍
目前，我国的制造行业还处于低自动化水平的阶段，生产过程中每道工序都要停下传送带，由人力或机器人在工件静止的环境下加工，生产效率低下且无法满足很多高精度要求的工艺。目前，工业的轮廓加工工艺绝大多数是在固定平台上完成的，这是因为轮廓加工本身的精度和稳定性要求较高的特性所决定的，但是正是由于这一特性，造成了生产效率的瓶颈，在一些特殊的工艺要求下，如果不能动态实时跟随进行轮廓加工，工件将达不到工艺要求。市面上的传送带算法多是基于PID算法和预测算法的抓取算法而没有动态跟踪算法。国内外对轮廓轨迹跟踪控制问题，主要采用了四类轮廓控制方法：轮廓轨迹PID控制，轮廓轨迹自适应控制，轮廓轨迹滑模变结构控制和轮廓轨迹模糊控制。常规PID控制简单、可靠且容易实现，已广泛用于现有中低档数控机床轮廓轨迹控制系统。目前，这种轮廓控制方法在普遍采用两种控制策略，即忽略扰动和补偿扰动策略。基于现有的条件，在轮廓加工时，首先需要一个可定制化的数字控制系统，在此基础上，才能开发出更有针对性的轨迹跟踪功能。在传送带前进方向上，数控系统控制机器人要跟随传送带上的工件相对静止地移动，所以需要在传送带前进方向上安装编码器，实现单方向的闭环控制。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种能实现轨迹动态跟随、加快计算速度、提高轨迹跟随精度的传送带上轮廓轨迹跟踪控制系统及方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：步骤1.相机模块利用相机对传送带上的工件进行拍照，生成图像信号；利用匹配模块对图像信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块；步骤2.编码器在传送带运行后，对电机进行感应，获取传送带的位移及速度信号；将位移及速度信号传输至数控模块；步骤3.数控模块利用逆解函数对位移及速度信号进行处理，获得关节角补偿量信号；数控模块对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号；将关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，获得工件的位移信号；步骤4.数控模块对工件的位移信号进行处理，生成控制信号传输至机器人的伺服驱动器，伺服驱动器根据控制信号驱动机器人的电机运转。本专利技术的有益效果是：通过将关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，能实现轨迹动态跟随；能加快计算速度、降低生产成本；还能提高轨迹跟随精度；能改善常规工艺中必须在静止状态下加工零件的缺陷。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1中还包括以下步骤：所述相机模块以相机标定时的世界坐标系建立传送带坐标系。进一步，所述步骤1中利用匹配模块对图像信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块具体包括以下步骤：所述匹配模块利用视觉单元对图像信号进行处理，获取工件的形心在传送带坐标系上的初始位置和倾斜角度，生成特征信号；所述匹配模块利用控制单元对特征信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块。采用上述进一步方案的有益效果是：能避免计算机视觉中大量图像处理，加快计算速度，提高轨迹跟随精度。进一步，所述步骤3中数控模块对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号具体包括以下步骤：所述数控模块利用解释器对G代码信号进行转译，生成转译信号传输至所述数控模块的motion单元；所述motion单元对转译信号进行处理，生成关节角位移信号。进一步，所述步骤3中数控模块对G代码信号进行处理还包括以下步骤：所述数控模块判断工件是否随传送带移动到机器人的工作区域，数控模块对G代码信号进行处理，通过对判断算法(AX0+BY0+C1)*(AX0+BY0+C2)进行求解，当求解得数小于0时，则判断工件移动到机器人的工作区域；其中，A为上限直线的倾斜系数，B为下限直线的倾斜系数，C1为上限偏移量，C2为下限偏移量，X0为工件当前在世界坐标系下X轴的值,Y0为工件当前在世界坐标系下Y轴的值；所述数控模块当判断工件移动到机器人的工作区域，将G代码信号输入解释器对G代码信号进行转译。采用上述进一步方案的有益效果是：当数控模块当判断工件移动到机器人的工作区域内时，将G代码信号传入数控系统中，避免机器人做无用功，降低能耗，同时能提升轨迹跟随精度。进一步，所述步骤2中获取传送带的位移及速度信号的具体包括以下步骤：获取传送带坐标系下传送带的位移信息及速度信息，将位移信息及速度信息通过笛卡尔坐标系下坐标系旋转和平移的转换关系，转换成机器人坐标系下的位移信息及速度信息，生成位移及速度信号。采用上述进一步方案的有益效果是：通过笛卡尔坐标系进行坐标转化，使得关节角补偿量信号的传送带位移矢量与作为关节角位移信号的工件关节角位移处于同一坐标系，关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，提升轨迹跟随精度。本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制系统，包括：相机模块，所述相机模块利用相机对传送带上的工件进行拍照，生成图像信号；匹配模块，所述匹配模块对图像信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块；编码器，所述编码器在传送带运行后，对电机进行感应，获取传送带的位移及速度信号；数控模块，所述数控模块利用逆解函数对位移及速度信号进行处理，获得关节角补偿量信号；数控模块对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号；将作为关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，获得工件的位移信号；还对工件的位移信号进行处理，生成控制信号；伺服驱动器，所述伺服驱动器根据控制信号驱动机器人的电机运转。本专利技术的有益效果是：通过将关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，能实现轨迹动态跟随；能加快计算速度、降低生产成本；还能提高轨迹跟随精度；能改善常规工艺中必须在静止状态下加工零件的缺陷。附图说明图1为本专利技术一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法的流程图；图2为本专利技术数控模块判断工件是否处于工作区域的流程图；图3为本专利技术一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制系统的模块框图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、相机模块，2、匹配模块，3、编码器，4、数控模块，5、伺服驱动器，6、电机。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1：如图1所示，一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：步骤1.相机模块1利用相机对传送带上的工件进行拍照，生成图像信号；利用匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1.相机模块（1）利用相机对传送带上的工件进行拍照，生成图像信号；利用匹配模块（2）对图像信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块（4）；/n步骤2.在传送带运行后，编码器（3）对电机（6）进行感应，获取传送带的位移及速度信号；将位移及速度信号传输至数控模块（4）；/n步骤3.数控模块（4）利用逆解函数对位移及速度信号进行处理，获得关节角补偿量信号；数控模块（4）对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号；将关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，获得工件的位移信号；/n步骤4.数控模块（4）对工件的位移信号进行处理，生成控制信号传输至机器人的伺服驱动器（5），伺服驱动器（5）根据控制信号驱动机器人的电机（6）运转。/n

【技术特征摘要】
1.一种传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.相机模块（1）利用相机对传送带上的工件进行拍照，生成图像信号；利用匹配模块（2）对图像信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块（4）；
步骤2.在传送带运行后，编码器（3）对电机（6）进行感应，获取传送带的位移及速度信号；将位移及速度信号传输至数控模块（4）；
步骤3.数控模块（4）利用逆解函数对位移及速度信号进行处理，获得关节角补偿量信号；数控模块（4）对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号；将关节角补偿量信号的传送带位移矢量叠加至关节角位移信号的工件关节角位移上，获得工件的位移信号；
步骤4.数控模块（4）对工件的位移信号进行处理，生成控制信号传输至机器人的伺服驱动器（5），伺服驱动器（5）根据控制信号驱动机器人的电机（6）运转。


2.根据权利要求1所述的传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1中还包括以下步骤：
所述相机模块（1）以相机标定时的世界坐标系建立传送带坐标系。


3.根据权利要求2所述的传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1中利用匹配模块（2）对图像信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块（4）具体包括以下步骤：
所述匹配模块（2）利用视觉单元对图像信号进行处理，获取工件的形心在传送带坐标系上的初始位置和倾斜角度，生成特征信号；所述匹配模块（2）利用控制单元对特征信号进行处理，获取G代码信号传输至数控模块（4）。


4.根据权利要求3所述的传送带上轮廓轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤3中数控模块（4）对G代码信号进行处理，生成关节角位移信号具体包括以下步骤：
所述数控模块（4）利用解释器对G代码信号进行转译，生成转译信号传输至所述数控模块（4）的motion单元；所述motion单元对转译信号进行处理，生成关节角位移信号。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：连志军，张雪俊，张锴，王平江，徐慧，陈曼林，洪亮，
申请(专利权)人：泉州华中科技大学智能制造研究院，泉州华数机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35