工业机器人物品识别分拣系统设计探析.docx
基于机器视觉的工业机器人分拣系统设计共3篇
基于机器视觉的工业机器人分拣系统
设计共3篇
基于机器视觉的工业机器人分拣系统设计1
基于机器视觉的工业机器人分拣系统设计
随着市场需求的变化和制造技术的不断提升,工业机器人的应用越来越广泛。在生产环节中,工业机器人能够取代劳动力,提高生产效率和产品质量,减少人为操作对环境的影响。而在这些机器人中,分拣机器人具有广泛的应用前景,可以分拣不同形状、大小、颜色的物体。
然而,如果分拣机器人没有适当的控制系统,其作业效率和准确度均会变差。因此,基于机器视觉的工业机器人分拣系统应运而生。这种系统通过安装摄像头和光源,将视觉信息转换成机器人可以处理的数字信号,并控制机器人的动作和轨迹,实现自动分拣。
首先,基于机器视觉的工业机器人分拣系统需要相应的硬件设备。摄像头是视觉传感器的核心,需要选择合适的型号和位置。比如,一些生产线会设置多个摄像头,以便识别被摆放在不同位置的物体。另外,光源的灯光强度和颜色也对机器人分辨物体的能力有很大影响。例如,当物体表面光泽度很高时,光源应设置在适当的角度,以防止反射光干扰摄像头的识别。
其次,基于机器视觉的工业机器人分拣系统需要软件支持。软
件系统主要是用于视觉算法和机器人控制。机器视觉算法是实现视觉识别的核心,主要有目标检测、特征提取、图像分割、模式匹配等内容。而机器人控制算法则是帮助机器人完成分拣任务的关键,最常用的控制算法是PID算法,能够实现机器人的位置控制、速度控制和力控制。
最后,基于机器视觉的工业机器人分拣系统的应用场景较为广泛。它可以应用于食品、药品、物流等多个行业,对企业的生产效率和产品质量有很大的提升。例如,在生产线上,分拣机器人可以将不同类型的产品进行分拣和归类,符合生产效率和降低人工操作的要求。
工业机器人智能分拣码垛生产线的设计与实现
如果系统在特定环境 中表现较差,可以考 虑引入更先进的感知 技术、增强系统对复
杂环境的适应性
比较实验中的响应时 间与实际生产需求, 若存在响应时间较长 的情况,可以寻找优 化算法、提升硬件性 能的方案,以确保系 统在高速生产线上具
备足够的实时性
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2系统架构设计
由于i的范围从i=6到20,所有电机速度范围为nd =i×nw=(6~20)×121.5=729~2430rpm该范围内的同步转速为960rpm和1420rpm
适用电机型号为电机型号、额定输出、电机转速(rpm)、齿轮比kW、同转速下的总比 ,最大转数为1.1Y132s-6310009607.932.632Y100l2-431500142011.6833.89考虑发动 机和变速箱的尺寸、重量、价格以及皮带传动和变速箱的传动比,比较两种方法 事实证明,由于电机速度慢,选项1具有相对较小、较大且昂贵的齿轮 根据以上选用的电机型号、所需额定功率和同步转速,选用Y100l2-4电机型号 其主要特点是额定功率:3kW,满载转速1420rpm,额定扭矩2.2
同时,评估机器人在不同工 作负荷下的性能表现,确保 其高效运行
通过模拟实际生产情境,评 估系统的码垛策略和路径规 划的优化效果
对机器人分拣性能进行测试
进行码垛效率测试
实验中还需关注系统的稳定 性和鲁棒性
基于机器人视觉的工业机器人分拣技术研究
基于机器人视觉的工业机器人分拣技术研究
一、绪论
随着二十一世纪自动化技术的发展,机器人在实现自主技术、自适应
控制、机械结构和传感器技术上取得了显著进步。机器人技术在工业领域
有着广泛的应用,其中机器人分拣技术也是其中一个重要的应用。机器人
分拣技术利用机器视觉、机器抓取等技术,将放置在指定区域的物料进行
自动识别、分类和排序,并将其放置到指定的包装位置,完成分拣任务。
本文重点研究基于机器人视觉的工业机器人分拣技术的原理、方法和应用,以更好的了解机器人分拣技术,为工业机器人分拣技术的深入发展奠定基础。
二、机器人视觉原理
机器人视觉是机器人的一种技术,它依靠传感器、机器特征提取器和
模式识别系统,通过对工件或物料的形、色、尺寸、形状、纹理等进行分析,将其图像变换为有意义的信息,实现机器人对外界环境的自主感知和
认知。它是分拣机器人完成分拣任务的核心技术,在机器人分拣系统中起
到了重要作用。
机器人视觉系统通常由图像采集、图像处理、图像识别三部分组成。
探析工业机器人机器视觉系统在工件分拣中的应用
图2托盘流水线和装配流水线工位分布图图3工件进行相机学习图像
图1相机和编程计算机的连接示意图PLC控制模块的程序编程、机器人示教编程与智能机器视觉软件编程这三部分系统软件设计是研究的重点。
3.1智能视觉处理系统
工件分拣系统实验中,工件从码垛仓库由AGV小车运输到托盘流水线上,托盘流水线共有G1-G6六个工位,拍照相机安装在工位G4的上方,视觉系统中的光源在托盘下面,托盘和工件被输送到工位G4时,由光源控制器的输入端产生触发信号后相机拍照,拍完后光源控制器给出输出信号,继续往后执行动作。相机拍照的数据信息包括工Modbus/TCP协议通信,PLC自动读取相机的数据信息。
3.2智能视觉系统编程
工件检测的图案定位与编程脚本程序是分拣工件视觉编程的主要操作,针对形状特征差异大的工件的识别,采用X-Sight Studio软件中定位工具中的图案定位,将每种工件放在相机下进行学习,图案定位工具中自带学习框,即用学习框去框选被识别的工件,点击“学习”选项完成学习,对工件的学习可获取坐标和角度数据,有几种类型的工件,就要建立几种图案定位工具进行学习[4]。同时还新建数组中赋值,其中每数组数据包含工件类型、中心点坐标和角度偏移值,对编写相机脚本程序简单举例,在脚本程序tools中添加变址名,建立每种类型工件的三维数组变址,用以存储工件中心点坐标X、Y和角度[3]。以五种类型工件为例编写部分程序如下:
tool10.lx=0;
tool10.x=0;
tool10.y=0;
tool10.a=0;
智能制造中的工业机器人分拣系统设计与优化
智能制造中的工业机器人分拣系统设计
与优化
随着科技的发展和人工智能的不断进步,智能制造已经成为现
代工业领域的重要趋势之一。工业机器人作为智能制造的重要组
成部分,被广泛应用于生产线上的各个环节,其中包括分拣系统。本文将探讨智能制造中工业机器人分拣系统的设计与优化问题。一、工业机器人分拣系统的设计原理
工业机器人分拣系统是指利用工业机器人进行物品分拣的系统。其基本原理是通过视觉识别、传感器等装置获取物体的信息,然
后执行特定的动作将物体分拣到相应的位置。首先,采集传感器
或相机得到的图像通过图像处理和模式识别等算法进行图像处理,以便获取物品的特征信息。然后,机器人根据这些特征信息进行
运动规划,并通过机械臂、夹爪等执行器将物品准确地分拣到目
标位置。
工业机器人分拣系统的设计需要考虑以下几个方面:
1. 传感器选择:选择适合分拣系统的传感器。常见的传感器包
括相机、激光雷达、红外传感器等,不同的传感器有不同的适用
场景和精度要求。
2. 图像处理算法:有效的图像处理算法对于分拣系统的准确性
和效率至关重要。例如,物品的形状、颜色、纹理等特征可以通
过算法进行分析和识别。
3. 运动规划:机器人需要根据图像处理结果进行路径规划,以
便准确地抓取和分拣目标物品。路径规划算法要考虑到机器人的
动力学和环境限制,以确保运动的稳定和安全。
4. 执行器选择:选择适合分拣操作的执行器,如机械臂、夹爪等。执行器需要具备足够的精度和灵活性,以满足不同物品的分
拣需求。
二、工业机器人分拣系统的优化方法
为了进一步提高工业机器人分拣系统的性能和效率,我们可以
机器人分拣系统设计毕业设计
机器人分拣系统设计毕业设计
毕业设计:机器人分拣系统设计
1. 研究背景和目标:
- 分拣行业的需求和应用情况;
- 提高分拣效率和精确度的重要性。
2. 系统需求分析:
- 确定分拣物品的类型和特征;
- 确定分拣系统的处理能力和分拣速度。
3. 硬件设计:
- 选择适合的机器人硬件平台;
- 确定传感器和执行器的类型和规格;
- 设计机器人的运动控制系统。
4. 软件设计:
- 开发机器视觉系统,用于识别和分类分拣物品;
- 开发路径规划算法,用于决定机器人的移动路径;
- 开发控制算法,用于控制机器人的动作和执行分拣任务。
5. 系统集成和调试:
- 将硬件和软件进行集成;
- 进行系统调试和性能优化。
6. 实验和测试:
- 设计适当的实验场景和实验任务;
- 进行系统的功能测试和性能评估。
7. 结果分析和总结:
- 对系统的分拣效率和精确度进行评估;
- 分析系统的优点和不足之处;
- 提出改进和优化的方案。
8. 编写毕业设计报告:
- 撰写毕业设计报告,包括研究背景、目标、方法、实验结果和结论;
- 在报告中清晰地描述系统设计和实施过程。
以上是一个机器人分拣系统设计的基本流程,具体的内容和方法可根据实际情况进行调整和扩展。这个设计涵盖了硬件和软件方面的内容,需要对机器人控制、图像处理、路径规划、算法设计等领域有一定的了解和技能。在设计和实现过程中,要充分考虑系统的可行性、稳定性和可维护性,也要关注系统的性能和效果。
基于深度学习的工业机器人物品识别分拣系统设计
基于深度学习的工业机器人物品识别分拣系统设计
摘要:实体经济是国家财富的主要来源,而实体经济建设则是以工业建设为重心,人工智能在工业发展中运用例如工业机器人物品识别设计有提升机械工作作
业的质量。本文笔者主要针对深度学习的工业机器人物品识别分拣系统进行研究。
关键词:深度学习;工业机器人;识别分拣系统;
引言:分拣识别机器人在工业系统中的中运用极大效率的提升了工业生产的效率和工业
生产的质量,并且在工业生产成本的耗费上大大的降低了工业生产成本,笔者针对工业分拣
机器人在工业生产中的运用分析,这种技术在大面积的推广使用还欠缺一定的成熟性,若在
操作过程中存在一定点的查漏将会造成严重的损害,从现今工业机器人生产运营的难点分析
来看,关键点在于机器对物品的识别以及对物品性质的判断还存在一定的难度性,在未来的
设计完善中也应该朝着这两点方向进行完善,除此之外机器人在针对一些特殊物品进行判断时,还需要从程序的完善和实际操作中的深度学习进行着手训练,并且机器人在对物品进行
识别设计时,还容易受到传感器在技术上的限制性。
1 分拣识别机器的构成分析
1.1 机器人的结构部件
在针对分拣识别机器人进行设计时,需要从机器人的实际生产运用及全方面的角度进行
思考设计,从机器人结构布局的大体成份分析来看,机器人主要由两个区域构成1硬件系统
2软件系统,而硬件系统的构成则由ABB本体操作系统、控制柜、PC机、气动夹爪、相机、
吸盘以及真空发生器等系列的结构部件构建,在这些构建区域中最关键最核心则属于控制柜,这是机器人的大脑,他是通过电缆与机器人的实体系统进行连接,而机器人的PC机与控制
ABB工业机器人和物料分拣设计报告
ABB工业机器人系统应用实践
题目: ABB工业机器人系统应用实践学院:电气工程与自动化学院
专业:自动化
班级: 112
学生:黄智敏
学号: 37
指导教师:朱俊林老师
时间:2014/10/9
目录
ABB工业机器人系统应用实践 (1)
目录 (2)
摘要 (4)
第一章绪论 (5)
1.1我国的工业机器人发展 (5)
1.2国外机器人的发展 (5)
1.3未来工业机器人的发展 (6)
第二章RobotStudio 仿真 (7)
2.1 Robotsudio仿真软件的安装 (7)
2.2 Robotsudio软件仿真 (8)
2.2.1仿真软件的认识和建立空工作站 (8)
2.2.2选择机器人系统和从布局保存 (9)
2.2.3添加并建立工具 (11)
2.2.4 运动路径的仿真 (14)
第三章ABB机器人虚拟示教器 (18)
3.1认识ABB虚拟示教器 (18)
3.2在虚拟示教器上建立新程序项目 (19)
3.3程序的编写 (21)
3.3.1“Intiall()”初始化函数 (22)
3.3.2“MoveRoutine()”机器人运动指令函数 (22)
3.3.3“Home()”机器人回原点函数 (23)
3.3.4“main()”主函数 (24)
3.4运行程序调试机器人 (24)
参考文献 (25)
基于S7-300的物料分拣系统设计 (26)
摘要 (27)
第一章绪论 (28)
1.1 物料分拣系统概述 (28)
1.2 物料分拣系统的发展现状与趋势 (29)
1.3 研究的目的及意义 (29)
第二章物料分拣装置结构及总体设计 (30)
毕业设计(论文)-基于机器人货物分拣系统设计[管理资料]
安徽工商职业学院
应用工程学院
毕业设计
题目:基于机器人货物分拣系统设计系别:应用工程学院
专业:机电一体化
班级:15机电2班
姓名:
学号:
指导教师:
日期:
目录
摘要 (4)
第1章引言 (4)
、现状及应用 (4)
(5)
(6)
(7)
第2章基于机器人货物分拣系统设计 (7)
(7)
(7)
(8)
(8)
(9)
(9)
(9)
(9)
(10)
(11)
(11)
(11)
(12)
(12)
第3章设备的控制系统程序编写 (12)
(12)
TIA Portal软件的使用 (13)
,插入并组态PLC (13)
(14)
(15)
(15)
(16)
(18)
(20)
X_SIGHT软件程序的编写 (20)
(22)
(23)
(23)
(27)
第4章触摸屏设计 (29)
第5章总结 (31)
(31)
(31)
(31)
摘要
当代科学技术发展的特点之一就是机械技术,电子技术和信息技术的结合,机器人就是这种结合的产物之一。现代机器人都是由机械发展而来。与传统的机器的区别在于,机器人有计算机控制系统,因而有一定的智能,人类可以编制动作程序,使它们完成各种不同的动作。随着计算机技术和智能技术的发展,极大地促进了机器人研究水平的提高。现在机器人已成为一个庞大的家族,科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要,把机器人设计成不同的结构和外形,以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。机器人成了人类最忠实可靠的朋友,在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。搬运机器人不但能够代替人的某些功能,有时还能超过人的体力能力。可以24小时甚至更长时间连续重复运转,还可以承受各种恶劣环境。当机器人一点与其他传感器结合到一起后,它也不再是简简单单的机器设备了,比如与视觉搭配起来过后它就能实现和人一样的分辨物体、、、、、、、
基于机器视觉的工业机器人工件分拣系统
基于机器视觉的工业机器人工件分拣系统
随着科技的不断发展,机器视觉技术在工业自动化领域得到了广泛
的应用。其中,基于机器视觉的工业机器人工件分拣系统成为了现代
工业生产中的重要一环。本文将探讨这一系统的原理、应用、效益和
未来发展方向。
一、系统原理
基于机器视觉的工业机器人工件分拣系统是利用图像处理技术,实
时获取工件信息,并通过机械手臂完成工件的分拣和放置。系统由相机、光源、处理单元和机械手臂组成。相机负责采集工件的图像,光
源提供充足的亮度和均匀的照明条件,处理单元通过图像处理算法来
提取工件的特征,并生成控制信号,驱动机械手臂完成工件的分拣。
二、系统应用
基于机器视觉的工业机器人工件分拣系统广泛应用于各个制造行业,如汽车、电子、食品等。以汽车制造为例,系统可以对汽车零部件进
行自动化分拣,提高零部件的准确性和生产效率。此外,该系统还可
以应用于物流领域,实现对物品的自动分拣和配送,减少人工操作的
时间和成本。
三、系统效益
基于机器视觉的工业机器人工件分拣系统具有以下几方面的效益:
1. 提高生产效率:系统能够实时进行工件的分拣和放置,大大减少了人工操作的时间和劳动强度,从而提高了生产效率。
2. 提高工件分拣准确性:通过图像处理算法,系统可以对工件的特征进行精确提取,并准确地判断工件的类别和位置,确保工件的正确分拣和放置。
3. 降低人工成本:系统的自动化操作可以减少对人工的依赖,降低人工成本,并避免了人为因素带来的人误差。
4. 提升安全性:在一些危险作业环境中,使用机器人进行工件分拣可以有效减少人员在危险环境中的工作时间,提升工作的安全性。
机器人分拣系统的设计与控制技术研究
机器人分拣系统的设计与控制技术研究
随着科技的不断进步和人们对生活质量的需求不断提高,机器
人逐渐成为了产业升级和生活智能化的重要推手。机器人分拣系
统是一项运用机器人技术,替代人工将物料进行分类、识别、分
拣等动作的自动化装备,适用于各类物料、零部件、工具等领域,具有高效、精度高、安全等优势。本文将就其设计与控制技术进
行深入分析。
一、机器人分拣系统的结构与工作原理
机器人分拣系统通常由物料传输系统、分拣机器人、视觉系统、控制系统等部分组成。其中,物料传输系统主要负责将待分拣的
物料送达到机器人操作区域,通常包括传送带、输送线等。分拣
机器人负责根据预设的规则对物料进行分类、分拣、检测等操作,通常包括机械臂、手爪等机构组成。视觉系统则负责采集物料的
图像信息,并对其进行处理和分析,通常包括CCD相机、激光测
量仪等。控制系统则是整个机器人分拣系统的大脑,负责监控和
控制各个部分的运行,根据外部指令或内部算法进行逻辑判断和
调配。
机器人分拣系统的工作原理通常可以分为以下几个步骤:首先,物料被送至机器人操作区域,视觉系统开始采集物料的图像信息。其次,利用机器学习和优化算法,视觉系统将物料信息与预设规
则进行比对和分析,确定需要进行的分拣动作。然后,控制系统
发出指令,分拣机器人通过机械臂、手爪等机构实现物料的分类、检测、移位等操作。最后,分拣完毕的物料被送至目标储存位置
或下一步操作区域,机器人分拣系统开始进入下一轮操作。
二、机器人分拣系统的设计
在机器人分拣系统设计中,根据具体应用场景和物料特性进行
正确的机器人选择和定制非常重要。首先,需要根据物料的种类、尺寸、重量等特性,选择合适的机器人品牌和型号,机器人分拣
基于机器视觉的分拣机器人设计与研究
基于机器视觉的分拣机器人设计与研究
一、概述
随着科技的飞速发展,机器视觉技术日益成熟,并在各个领域展现出广泛的应用前景。特别是在工业自动化领域,基于机器视觉的分拣机器人正逐渐成为提升生产效率、降低劳动成本的关键技术之一。本文旨在深入探讨基于机器视觉的分拣机器人的设计与研究,分析其工作原理、系统架构、关键技术及应用前景,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
机器视觉技术通过模拟人类视觉系统,实现对目标物体的识别、定位与跟踪。在分拣机器人中,机器视觉技术能够实现对不同形状、颜色、纹理等特征的物体进行快速准确的分拣。随着深度学习算法的发展,基于机器视觉的分拣机器人在识别精度、适应性等方面不断提升,使其能够满足复杂多变的生产环境需求。
国内外众多研究机构和企业纷纷投入到基于机器视觉的分拣机
器人的研发与应用中。本文将对相关领域的研究成果进行梳理和分析,重点关注分拣机器人的硬件设计、软件算法以及实际应用案例。通过对比分析不同方案的优缺点,本文旨在为分拣机器人的设计提供一套完整、实用的指导方案。
本文还将探讨基于机器视觉的分拣机器人在未来可能面临的技
术挑战与发展趋势。随着工业、智能制造等理念的深入人心,分拣机器人将在更多领域发挥重要作用。对分拣机器人的设计与研究不仅具有理论价值,更具有重要的实践意义。
本文将对基于机器视觉的分拣机器人的设计与研究进行全面深
入的探讨,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
1. 分拣机器人的应用背景与意义
随着科技的飞速发展,工业自动化和智能化已成为现代制造业的重要趋势。在物流、仓储、生产线等场景中,分拣作业作为关键的一环,其效率与准确性直接影响到整个生产流程的顺畅度和成本。传统的分拣方式往往依赖于人工操作,不仅效率低下,而且容易出错,同时面临着劳动力成本上升和人力资源短缺的问题。研发一种能够自动、高效、准确地进行分拣作业的机器人,对于提升生产效率、降低生产成本、缓解人力资源压力具有重要意义。
基于机器人技术的智能货物分拣系统设计
基于机器人技术的智能货物分拣系统设计
随着电子商务的兴起和物流行业的发展,智能货物分拣系统变得越来越重要。
这些系统能够自动识别、分类和分拣货物,提高分拣效率和准确性。近年来,机器人技术在智能货物分拣系统中的应用得到了广泛关注。本文将探讨基于机器人技术的智能货物分拣系统的设计。
首先,一个基于机器人技术的智能货物分拣系统需要一个自动化的仓库环境。
这包括自动化货架、输送带系统和机器人工作区域。自动化货架能够存储和组织货物,提供给机器人进行分拣。输送带系统能够将货物从一个区域运输到另一个区域,实现货物的流动。机器人工作区域是机器人进行分拣任务的场所。这些自动化设备需要与机器人系统进行无缝衔接,以实现高效的货物分拣。
其次,一个基于机器人技术的智能货物分拣系统需要配备一组先进的机器人。
这些机器人需要能够进行自主导航、视觉识别和机械抓取等任务。自主导航能够使机器人能够在仓库环境中自由移动,找到需要分拣的货物。视觉识别技术能够帮助机器人识别货物的特征和类别,确定正确的分拣动作。机械抓取能够使机器人能够准确地抓取货物并放置到正确的位置。这些机器人需要具备高度的智能化和灵活性,以应对不同类型、不同尺寸的货物。
在系统设计过程中,关键问题是如何实现机器人与仓库设备之间的协同工作。
一种方法是引入物流控制系统,通过集成各个设备的控制模块,实现数据的交换与共享。物流控制系统能够监控仓库设备的状态,指导机器人的移动和分拣任务。另一种方法是使用无线通信技术,利用传感器和RFID技术实现设备之间的实时通信。通过这种方式,机器人能够及时获取到货物的信息并进行准确的分拣操作。
工业机器人视觉识别系统的设计与应用
工业机器人视觉识别系统的设计与应用
工业机器人已经成为了现代工业中的利器,它的应用不仅使得
工作效率得到极大提升,还可以有效降低工作安全风险;而其中
最重要的一项技术则是视觉识别系统。如今,工业机器人视觉识
别系统已经广泛应用于生产线上,因此,设计与应用工业机器人
视觉识别系统将直接影响到企业的成败。
一、工业机器人视觉识别系统的基本构成
1、视觉传感器
视觉传感器是工业机器人视觉识别系统的核心部件,它是实现
机器人视觉识别的关键,负责将光能转化为电能信号,然后将信
号传送到控制电路去处理。其中,主要包括摄像头、激光识别器
等部件。
2、图像处理系统
图像处理系统是工业机器人视觉识别系统的核心部件,主要负
责处理传感器获取到的图像,提取其中有价值的特征,从而实现
对物体进行分类、识别、定位和测量等功能。通常,图像处理系
统包括图像采集、图像预处理、图像分析和图像输出等组成部分。
3、机器人控制器
机器人控制器是指对工业机器人的控制系统,它包括工业控制机的硬件、与控制器相关的固件和软件等,并通过与视觉处理系统的紧密配合,实现对机器人的精准控制,从而确保机器人在生产线上能够完成指定的任务。
二、工业机器人视觉识别系统的设计与应用
1、设计原则
关键技术的应用,要求系统设计时更加注重科学性、可靠性和实用性。在工业机器人视觉识别系统应用中,设计应遵循以下的原则:
1)完整性:工业机器人视觉识别系统要做到数据完备,实时性好。
2)可靠性:系统必须满足工业安全标准和可靠性要求,具有较强的抗干扰和容错能力。
3)灵活性:要保证系统具有一定的灵活性和可扩展性,以适应不断变化的市场需求。
基于机器视觉的工业机器人分拣系统设计
基于机器视觉的工业机器人分拣系统设
计
摘要:进入二十一世纪,在我国快速发展下,带动了科学技术水平的进步,
本文针对使用传统离线或示教编程方式工业机器人无法开展复杂分拣环境作业任
务的问题,以ABB工业机器人、OMRON机器视觉、西门子S7-1200PLC等为硬件基础,搭建了基于机器视觉的工业机器人分拣系统平台。视觉系统通过识别二维码
实现对物块的分类,以工业机器人控制器作为服务端、视觉控制器为客户端,采
用TCP/IP协议建立Socket通信,将分类信息传递给工业机器人控制系统,从而
引导机器人完成物块的抓取和分类搬运。实验结果表明,基于机器视觉搭建的工
业机器人分拣系统定位精度和准确度高,可满足工业自动化生产的需求。
关键词:机器视觉;工业机器人;Socket通信;二维码;分拣
引言
随着制造业的快速发展,特别是伴随着工业机器人技术的日趋成熟,码垛作
业越来越趋向于自动化。工业机器人通过本体、末端执行装置等部位的协调运动,能够将物料按照规定要求码放到合适位置,效率高,安全性高,应用越来越广泛。但是,在实际生产中,由于各种因素影响,采用机器人示教编程实现码垛时,一
旦工作环境发生变化,往往会出现错位、物料摆放位置不准确等问题。这就要求
码垛机器人能够实时获取物料实际位置,并能够进行自动调整和修正。
1基于机器视觉的工业机器人工作站系统组成
基于机器视觉的工业机器人工作站系统由机器视觉模块、机器人模块、S7-1200PLC控制模块、物料供给与传送模块和人机界面模块等组成。物料从供给机
构输出,经过传送带送到机器视觉模块拍照位,相机对物料进行拍照,由机器视
机器人分拣系统设计毕业设计
机器人分拣系统设计毕业设计
机器人分拣系统设计毕业设计
1. 引言
机器人分拣系统是一种充满潜力的技术,可以显著提高企业的生产效率,并大幅降低人力成本。随着科技的不断发展以及自动化需求的增加,机器人分拣系统正成为各行业的热门话题。本文将重点讨论机器人分拣系统的设计原理、技术挑战和发展前景,帮助读者全面了解这一主题。
2. 设计原理
机器人分拣系统的设计可以分为以下几个关键步骤:
2.1 任务分析和需求定义
在设计机器人分拣系统时,首先需要进行任务分析和需求定义。这包括确定分拣物品的类型、尺寸和数量,以及分拣的时间和效率要求。只有清晰定义了需求,才能有针对性地设计系统。
2.2 机械结构和传感器设计
机器人分拣系统的成功与否在很大程度上取决于其机械结构和传感器设计。机械结构应该具备足够的稳定性和精度,以确保机器人能够准确地抓取并放置物品。传感器的选择和布局应该能够准确地感知和识别分拣物品,并与控制系统实现良好的交互。
2.3 控制系统设计
机器人分拣系统的控制系统设计是实现自主分拣的关键。这里包括路径规划、运动控制和智能算法等方面的设计。路径规划要求机器人能够快速、准确地确定最优的分拣路径,以最大程度地提高分拣效率。运动控制则要求机器人在分拣过程中能够灵活、稳定地移动和操作。智能算法的运用可以提高系统的自学习和自适应能力,进一步提升系统的效率和稳定性。
3. 技术挑战
设计机器人分拣系统面临着一些技术挑战:
3.1 计算能力和算法优化
机器人分拣系统需要进行大量的数据处理和计算,因此需要具备强大
的计算能力和高效的算法优化。这包括优化路径规划算法、加速图像处理和物体识别算法等方面。只有通过合适的算法优化,才能实现系统的高效运行。
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工业机器人物品识别分拣系统设计探析引言
随着工业自动化的深入和普及,越来越多的工业机器人被应用到最前沿的生产一线中,这些应用于实际生产制造的工业机器人在提高生产效率同时,极大地节省了用工所需的人力成本,也避免了因人工误操作而带来的产品损坏问题。对分拣系统而言,在工业机器人的搬运过程中,多数情况需要工业机器人能够识别物品并将待搬运的物品移动到指定的位置上。但对于遇到某些特殊的物品,工业机器人还需要先对物品进行特殊处理然后再将其搬运到指定位置。在传统的机器人搬运工作站设计上,工作站设备多采用若干检测传感器加电机气动执行装置的方法对物体进行检测和分类,这种方法使用场景较为单一,受限于传感器自身的特性很难对已经设计好的系统进行拓展,若系统中设置较多的传感器还存在着搬运站现场安装难度大,系统建设成本高的问题。为克服上述缺陷,设计了一种基于深度学习的物体识别与分拣系统,通过将深度学习的视觉检测方法应用到工业机器人搬运站上,最大程度上克服了采用单一传感器检测物体造成的检测局限性,同时又解决了多个传感器检测造成的信息匹配不佳的问题。这种设计在增加工作站灵活性的同时极大地提升了机器人分拣系统分拣的准确率。
1总体结构设计
工业机器人物品识别分拣系统主要分为硬件实现和软件设计两个部分。硬件部分主要由ABB工业机器人本体、机器人控制柜、PC
机、相机、气动夹爪、吸盘以及真空发生器组成[1],如图1所示。工业机器人控制柜是核心组成部件,控制柜通过控制电缆与工业机器人本体相连并通过网线与PC机进行通信,控制柜与PC机之间的通信采用基于TCP/IP的以太网通讯协议进行;用于检测物体的相机被固定在工业机器人附近的专用支架上通过USB接口与PC机进行连接;物品搬运所用的执行工具由气动夹爪和吸盘组成,两者均与真空发生器相连,并在工业机器人控制柜的控制下对物品进行夹取和搬运。系统的软件部分主要由物体到位检测模块,图像抓取模块,图像识别模块以及工业机器人分拣标记模块等四部分组成,其工作流程如下页图2所示。具体为:当控制柜收到物体到位检测信号后PC机启动相机对其下方的物体进行拍摄,完成这一步后相机通过USB协议将抓取到的图片传输到PC机上并通过训练好的神经网络模型对物体进行识别解析;在识别完成后PC机通过TCP/IP协议将物体的种类发送给控制柜;工业机器人在收到PC机给出的解析信号后对相关信息进行校验并执行相应的分拣动作,进而完成对物品的搬运和物品分拣操作。
2物体图像识别
物体的图像识别部分主要由相机和光电传感器配合实现的。当光电传感器检测到物体到达指定区域后,传感器将物体已到达指定位置的信息通过I/O信号通知工业机器人控制柜,在收到到位检测信号后,控制柜通过以太网向PC机发出开启摄像头的命令,随后PC机对相机传输过来的图像通过图像特征识别模块的深度学习网络进行分析和处理。
2.1图像特征识别
图像特征识别是实现物体识别分拣工作站的关键所在,本文采用对已有的深度学习模型进行重新训练的方法[2]对图像识别模型的参数进行重新调整的方法来实现对给定的物体进行分类标识的目的。设计采用的基础学习模型为GoogLeNet:GoogLeNet是20XX年由Google 团队在ILSVRC挑战赛中提出的一种基于深度学习的深度卷积神经网络模型。该模型由22层网络结构组成,模型不仅具有较高的网络深度和宽度,同时还通过引入新的网络结构,实现了在控制计算参数量的同时达到了最优识别效果的目的[3]。具体的网络模型结构如图3所示。图3中Data层代表数据输入层,该层能接收的图像数据为RGB 三通道,分辨率大小为224x224的图片。分拣系统的设计继承并采用和GoogLeNet相同的输入层。为满足网络的输入条件,系统会在输入模型前对拍摄的图像进行大小修正,将相机拍摄到的图像像素分辨率调整到224×224的大小。设计保留原GoogLeNet中用于特征提取的卷积层(Convolu-tion)和池化层(Pool)。由于网络具有较深的层级结构,为解决网络深度增加而产生的巨大计算量,GoogLeNet采用了一种被称为Inception的网络结构将全连接的连接方式转化为了稀疏连接的连接方式从而降低了巨量参数造成的过拟合和参数过多造成的计算量过大的问题。本次设计继承了上述的网络层级结构,同时将后续的Dropout层也纳入到网络模型中来用以减少过拟合带来的影响。
2.2图像识别模型训练
为了让视觉模块具有更好的适用性同时也为了弥补现实中数据
采集量不足的缺陷,神经网络的训练及测试部分采用由网络收集图片以及实验场景中拍摄到的图片组成的混合图片集进行训练和测试。训练模型保留GoogleNet前面所有层数,仅对后面三层:全连接层,Softmax分类器,以及输出层进行重新训练。训练采用的样本数据为5000张食品图片,包括:蛋糕,鸡翅,毛豆,面条,春卷五种食物,其中3500张用于训练,1500张用于测试。训练采用具有动力的随机梯度下降算法(SGDM)进行训练,初始学习速率为0.001,最小批次为32,训练最大次数为2280次。训练过程如图4所示,训练结果的准确率为95.33%。为直观显示迁移学习后的学习模型对物体的识别能力,针对测试集的测试结果,绘制出用以表示物体分类效果的混淆矩阵[4],如图5所示。从图5所示的混淆矩阵可以看出,模型对整个测试集的整体识别正确率较高,模型整体的准确率为95.3%,识别性能良好。在具体场景中针对五种物体进行测试,如下页图6所示,模型可以对物体进行有效的识别并给出识别检测结果。
3工业机器人分拣操作
在深度学习网络完成图像数据的分析后,PC机通过TCP/IP协议将物体的名称、类别信息发送到工业机器人的程序数据接收端[5]。通过对PC端信息的监听查询,工业机器人可以在PC机发出信息后对接收到的物体信息进行校验并在确认信息无误后加载相应的搬运策略。若机器人处于空闲状态,则执行相应的加盖任务并在加盖完成后对物品进行贴标操作。若机器人处于忙碌状态,则工业机器人在完成当前任务后加载相应策略并对物体进行贴标搬运操。在机器人根据事先示