基于机器视觉的机械手夹持角自动化控制系统探讨

基于机器视觉的机械手夹持角自动化控

制系统探讨

[摘要]机器视觉科学技术近几年得以快速发展，为精密型机械元件生产加工提供更多可能性，尤其是夹持能力稳定机械手类型结构逐渐成为一方面主流设计研究对象。但因现有的科学技术水平无法完全对机械手的夹持角整个变化形态予以精准控制，元件到达所预设位置需要消耗时长相对较为主要表现。鉴于此，本文主要探讨机器视觉之下机械手夹持角当中的自动化控制系统，以弥补现有技术不足，仅供业内相关人士参考。

[关键词]机械手；机器视觉；自动化；夹持角；控制系统；

前言：

对于机械手而言，若想确保元件到达所预设位置消耗时长能够缩短，防止夹持角有过度增大一种行为状态产生，则就需以机器视觉为基础，注重对机械手夹持角当中的自动化控制系统有效性地设计应用。因而，对机器视觉之下机械手夹持角当中的自动化控制系统开展综合分析较为必要。

1、系统设计

1.1在夹持器的机械元件及角位置的传感装置方面

针对夹持器的机械元件，它属于机械手夹持角当中的自动化控制系统重要的一个执行结构，以双旋杠杆为主要的运行原理，磨损程度相对低，且呈高传动精度，结构形式相对简单，作用力整个物理传导过程基本无噪声阐述，可维持传感装置和供应电机电量平衡良好配比关系。针对夹持器的末端位置传感装置元件，它能够与平行的二指结构有效联合，对于机械手实际感应作用力实施物理传导处理，对螺母组实际连接过程紧密度予以控制，确保机架组织可以稳定支撑夹持器整个的机械元件，电机处于电机卡槽内部，为自动化整个控制系统持续提供充足

传输电流及电压。机械手夹持角当中的自动化控制系统，平行的二指结构实际闭合速度和动力的脉冲波实际传输速度始终呈正比，故动力脉冲呈较快传输速度，则夹持器所匹配电机呈较快物理转速[1]。同时，角位置的传感装置整个控制系统当中主要负责采集机械元件相应偏转角值，角度偏转这一关系可直接映射至活动的手结构内，控制着活动手将开合指令顺利完成。应用过程当中，为适应于机器视觉基础原理之下相应表现需求，则角位置的传感装置通常选取E40S6-L-5型号元件，它的前端为电量探头类型结构，能够深入至夹持器相应机械元件电机的输出端所在接口内，实现更多电量信号的提取，角位置的传感装置可自由支配及有效利用。因考虑到机器视觉基础理论方面影响，则选取该角位置的传感装置分辨率相应指标时候，应当遵守脉冲单位和角度实际变化量对应原则基础上予以合理选取。

1.2在拉压力的控制结构方面

针对拉压力的控制结构，用以对机械手整个装置末端承受拉压力实际水平予以检测，属于该控制系统当中重要部件，该物理结构连接形式结合角位置的传感装置感应能力所产生改变情况而变化，则最终汇总处理物理力学相应行为信号。为能够适应机械手不同夹持角实际变换需求，则要求拉压力整个控制结构、夹持器的机械元件、角位置的传感装置维持同等连接状态。

1.3在夹持力的系统控制方面

1）在预处理图像方面

为能够对机械手的夹持角总体变化情况予以精准监控，则需多设触发装置相机，用于采集元件结构相应运动行为，因受偏差角及相关外界因素方面影响，无用信息极易混杂于所采集的原始图像当中，这就需对已抓取该部分图像信息实施预处理，且需结合机器视觉基础理论，对信息参量实施分辨及筛选操作。机器视觉基础理论之下，各机械手的夹持角实际变动行为均视同为信号向量[2]。选取a 代表机械手的夹持角一个初始数值，而△x、△y分别代表着机械臂结构处于X轴及Y轴上面投影长度；sin a及cos a分别代表着角度正弦数值及余弦数值；代表着机械手实际运动行为相应图像当中夹持角的变动法一个向量。结合该部分物理

量，可以机器视觉为基础，设定抓取到图像的预处理列式，即P=。充分考虑到机器视觉基础原理，微小的各夹持角实际变动行为可能致使所抓取到

的图像有变化产生，则对图像实施预处理期间，应当细致分析该机械手的元件行

为及其运动方式。

2）在运动控制基本函数方面

以机器视觉为基础，运动控制基本函数可对机械手的夹持角相应数值变化产

生直接约束，针对自动化整个控制系统而言，因所抓取到的图像当中非固定的节

点组织相对较多，受力控制方面切换条件所影响，各节点相互间力学作用往往有

着不同形式[3]。运动控制的函数，是夹持角值变化考虑到机械手的控制执行相应

指令之下，已知晓机器视觉为唯一性的控制标准，机械手的元件动作有着较广范围，所构建函数控制能力则相对较强。此次设定V1、V2、…、V n代表着n个机械

手不同夹持角值所定义各项指标，R s代表着为s控制权限条件之下机械手的元件

行为具体指征；k代表着机器视觉之下机械手的元件运动相应特征值，以该部分

物理量为基础，则运动控制基本函数即F=。从而对物理系数各指标实施运算及处理，硬件设备共同配合之下，融入机器视觉，机械手新型夹持角

的自动化综合控制系统便可设计完成。

2、应用实践

此次选取某机械手为研究对象，对此次所设计机器视觉之下机械手夹持角当

中的自动化控制系统开展应用实践分析，先以该系统对于机械手的元件予以控制，所获数据指标为实验组相应变量；再借助双闭环形式应用系统控制该机械手相应

元件，所获数据指标则为对照组相应变量，分别对实验组和对照组这两组的变量

和理想数值实施对比分析，再对实验组和对照组的控制系统实际应用规律予以总结。详细如下：电机驱动实际速度为2000PPS条件之下，机械手相应元件到所预

设位置实际所需要消耗时长曲线总体呈出先升、趋于稳定、再上升、后稳定变化

状态，这与理想曲线相一致，最大值为30.02s。实验过程当中，最大值为

26.08s，相比理想的极大值，减少约3.94s；同时，机械手相应元件到所预设位

置实际所需要消耗时长当中对照组的曲线始终呈增大趋势，实验过程当中，最大

值为42.63s，相比理想的极大数值，增加约12.61s，比实验组所获数值水平高；电机驱动实际速度为4000PPS，元件到预设位置需求消耗时长相应理想曲线，还

有实验组及对照组这两组曲线均趋于上升状态，但对照组所获的曲线均值明显呈

较高水平，实验组所获的曲线均值则呈较低水平。实验过程当中，实验组相比较

于对照组，其最大数值明显减少25.03s；电机驱动实际速度为6000PPS，则机械

手相应元件到所预设位置实际需求消耗时长当中，实验组及理想曲线均呈先升、

后稳定变化趋势，实验过程当中，相比较理想曲线，实验组所获曲线的最大值明

显减少15.99s；此外，对照组所获曲线呈先升后稳定、再继续上升变化趋势，实

验过程当中，相比较理想曲线最大值明显减少8.97s，但比实验组所获数值水平高。那么，由此证明了机械手的元件到所预设位置消耗时长总体得到有效控制后，夹持角呈较小数值水平，系统主机此时对机械手的元件呈较强控制能力。

3、结语

综上所述，此次所设计应用机器视觉之下机械手夹持角当中的自动化控制系统，经实验验证分析后确定其能够将机械手的元件到所预设位置实际需求消耗总

体时长缩短，可有效控制机械手的元件运动过程，有效性显著，值得持续推广应用。

参考文献：

[1]何先可,罗建华,王德昆.基于机器视觉的机械手自动抓取与定位控制系统[J].数字农业与智能农机,2022(8):108-110.

[2]吴春华,魏世豪,章奇聪.一种基于机器视觉识别的全自动机械手插件系

统,CN211607252U[P].2020.

[3]马德富,陈文超,卢伟军,等.一种基于机器视觉和机械手的智能分拣自动

化设备及其分拣方法,CN112871686A[P].2021.