SRP项目结题(机器视觉在工业机器人上应用)

• 样机实现功能：利用视觉传感器将不同的工件进行分拣，同类型的工
件进行搬运入库码垛
二、视觉传感器模块
• • • • • • • • • 机器视觉的技术趋势 高速化、高分辨率、彩色 低功耗、智能化、模块化、傻瓜化 先进数字网络 价格下降、使用方便，向中低端应用扩展 性能提高、可靠性提高，解决复杂高端问题 行业应用增加 分工细化，利润在价值链中的重新分配 与相关技术结合更加紧密
SRP项目总结
目录
一、项目要求 二、视觉传感器模块
三、PLC模块
四、机械手模块
一、项目要求
• 1） 对广州数控机器人的应用程序的编写 • 2） 康耐视视觉传感器的应用 • 3 ）使用PLC将视觉传感器与工业机器人连接起来，用于工件的分拣
与搬运
• 4 ）实验样机的线路设计，程序编写与调试 • 预期目标
2）PLC在项目中体现的作用 在项目中需要做到的重点是视觉部分与机械手的配合工作， 而PLC将是它们之间建立关系的重要桥梁。视觉模块分辨 三种形状的思路是：该系列视觉传感器有两个信号端，因 此将信号端输入情况分为 一个信号端有信号、两个信号 端都有信号和两个信号端都没有信号，而这些需通过PLC 的转化将信号发送给机械手从而产生抓取分拣运行过程。
• 相机接收反射光源成像
图a
图b
识别原理： 利用物品形状的不同，反射光源面积大小的不同，使 得生成的图像的象素灰度值的大小不同，从而进行物 品的识别。 本次项目，利用视觉系统识别的物件有三种，分别为 方形、圆形以及六边形。如下图所示：
视觉系统的识别程序
定位
选取固定区域
计算区域内的灰度直方图
灰度平均值 灰度值比较
• 传统机器视觉系统基本构成
CCD相机 镜头 相机控制信号及电 源 模拟图象信号
电脑系统 图象采集卡
灯源 灯源控制信号 数字图象信 号 PCI地址总线
待测目标
视觉传感器在工业机器人上的应用研究
本次项目为视觉传感器 在工业机器人上的应用研究， 利用可编程控制器、视觉传 感器与机器人结合分拣不同 形状物件。 由视觉传感器检测不同形 状物件，经计算机分析图像、 辨别，输出信号给可编程控 制器，最后由机械手抓取物 件、搬运，完成 “识别— 抓取 —搬运”的流程。
图2
三、计算区域内的灰度直 方图
1.打开工具栏菜单：输入Extracthistogram ，双击。 2.选中外部区域，外部区域选择Region，如图3所示
图3
程序生成图像识别效果图
方形：out0、out1均有 输出信号传给PLC
圆形：只有out1有输 出信号传给PLC
三、PLC模块
1）PLC选取 SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监 测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中， 或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性 能/价格比，在整个项目中我们对PLC没有特殊的要求因此选用了比较 大众的西门子PLC S7-200。
视觉系统成象原理
灰度值（Gray Level）—— 象素光强弱信息的表示 灰度值为真实世界图象量化的表现方法。通常灰度值从最黑到最 白为0 ~ 255。 光线进入CCD象素，如果光强达到CCD感应的极限，此象素为纯白 色。对应于内存中该象素灰度值为255。 如果完全没有光线进入CCD象素，此象素为纯黑色。对应于内存 中该象素灰度值为0。 当相机（或光源）下有物品时，物品表面会反射光源，反射光被 相机接收后，经计算机软件生成由象素灰度值形成的图像。示意图 如a、b图所示
In-Sight视觉系统
具备智能型视觉工具， 并可在实际环境 条件下操作。使用In-sight Explorer软件可以 进行各类型的函数参数设计。此外，InSight系统，可与PLC、机械手网络及PC设 备接合。 机器视觉应用分类 1、测量（角度、长度等） 2、检测（产品质量、瑕疵） 3、定位（定位加工） 4、识别（识别条形码、颜色、形状等）
3）连线部分 ①电源部分：220V交流电源经过转化产生24V直流电连接于 PLC输出端即Q端最右侧L与M处 ②PLC与变频器连接：变频器驱动电机，因需求只要皮带匀 速即可，所以只采用变频器的RL（低速）、SD（24V)、 SIF（正转）端口连接于PLC输出端口。 ③PLC与视觉传感器连接：传感器HSOUT0与HSOUT1连接 于PLC输入端口，两条电源线火线零线连接于L与M，类 似3条线接近传感器连法。 ④PLC与机械手连接：PLC的输出端是机械手的输入端（机 械手内部有一个PLC），将PLC的Q端连接于机械手机柜 内部的继电器上从而可以在外部的PLC上产生信号控制机 械手动作。
4）程序部分 因为在本项目中PLC作用只在于比较小的几个方面（驱 动皮带电机、视觉传感信号转为Q输出给机械手、简单按 键操作），所以此次PLC程序亦比较简单，下面简要简述 一下：
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I/Q端口 I端口： Q端口 I0.0：急停按钮 Q0.0: 抓取位置确定传感器输出口 I0.1：手动分拣圆形 Q0.1: I1.1触发输出 I0.5：开启按钮 Q0.2: I1.0触发输出 I0.6：关闭按钮 Q0.3: 绿灯 I0.7：手动分拣正方形 Q0.4: 红灯 I1.0：视觉传感信号端HSOUT1 Q0.5: 视觉传感器Y端 I1.1：视觉传感信号端HSOUT0 Q0.6: 推料 I1.3：皮带确定抓取位置的传感器 Q0.7: PL Q1.0: SD Q1.1:SIT
工作流程：
目标位置 相机 图像数据
计算机 机器人 PLC
• 视觉系统成象原理
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采集卡上的 A/D 转换器
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• 视野(FOV)或现场是相机及光学系统“看”到的真实世界 的具体部分。 • CCD芯片将光能转化为电能。 • 相机将此信息以模拟信号的格式输出至图象采集卡。 • AD – 转换器将模拟信号转换成 8 位（或多位）的数字信 号。每个象素独立地把光强以灰度值（Gray level）的形 式表达。
一、定位
1.打开工具栏菜单：图案匹配FindPatterns ,双击FindPatterns。
2.选中模板区域和搜寻区域，模板区域如图1检测框位置所示。
图1
二、选取固定区域
1.打开工具栏菜单：打开储存固定区域Region ,双击Region。
Leabharlann Baidu
2.选中模板区域，模板区域如图2红色检测框位置所示。