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【摘要】目前在生產線上的搬運工業機器人大都是通過預先編程，並按固定的路徑執行動作，目標物體的初始位置和目標位置都是固定的,機ji器qi人ren隻zhi是shi完wan成cheng點dian到dao點dian的de動dong作zuo。而er對dui於yu拾shi取qu輸shu送song線xian上shang位wei置zhi不bu確que定ding的de物wu體ti如ru麵mian包bao，袋dai裝zhuang食shi品pin等deng物wu體ti，沿yan固gu定ding軌gui跡ji運yun行xing的de機ji械xie手shou就jiu無wu能neng為wei力li了le。為wei保bao證zheng搬ban運yun工gong業ye機ji器qi人ren順shun利li完wan成cheng這zhe類lei在zai線xian拾shi放fang的de工gong作zuo任ren務wu,需xu引yin入ru視shi覺jiao進jin行xing識shi別bie定ding位wei，引yin導dao工gong業ye機ji器qi人ren完wan成cheng對dui工gong件jian的de拾shi取qu和he放fang置zhi等deng操cao作zuo。使shi用yong視shi覺jiao引yin導dao的de機ji械xie手shou在zai動dong作zuo執zhi行xing速su度du，放fang置zhi精jing度du和he重zhong複fu穩wen定ding性xing方fang麵mian都dou較jiao人ren工gong有you很hen大da優you勢shi。
一、機械手自動拾放係統原理
在一些傳統的行業，例如袋裝食品生產、陶(tao)瓷(ci)生(sheng)產(chan)中(zhong)，需(xu)要(yao)對(dui)位(wei)置(zhi)不(bu)確(que)定(ding)的(de)物(wu)體(ti)如(ru)麵(mian)包(bao)，袋(dai)裝(zhuang)食(shi)品(pin)等(deng)進(jin)行(xing)拾(shi)取(qu)，而(er)大(da)多(duo)數(shu)的(de)搬(ban)運(yun)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)都(dou)隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)預(yu)先(xian)編(bian)程(cheng)，執(zhi)行(xing)固(gu)定(ding)路(lu)徑(jing)的(de)拾(shi)取(qu)操(cao)作(zuo)，對(dui)這(zhe)一(yi)需(xu)求(qiu)無(wu)能(neng)為(wei)力(li)。為(wei)此(ci)，企(qi)業(ye)需(xu)采(cai)用(yong)大(da)量(liang)人(ren)力(li)來(lai)完(wan)成(cheng)搬(ban)運(yun)作(zuo)業(ye)，不(bu)僅(jin)增(zeng)加(jia)人(ren)力(li)成(cheng)本(ben)，生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)也(ye)低(di)。工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)要(yao)實(shi)現(xian)隨(sui)放(fang)隨(sui)取(qu)的(de)操(cao)作(zuo)，就(jiu)需(xu)要(yao)引(yin)入(ru)視(shi)覺(jiao)進(jin)行(xing)識(shi)別(bie)定(ding)位(wei)。使(shi)用(yong)視(shi)覺(jiao)引(yin)導(dao)的(de)機(ji)械(xie)手(shou)在(zai)動(dong)作(zuo)執(zhi)行(xing)速(su)度(du)，放(fang)置(zhi)精(jing)度(du)和(he)重(zhong)複(fu)穩(wen)定(ding)性(xing)方(fang)麵(mian)都(dou)較(jiao)人(ren)工(gong)有(you)很(hen)大(da)優(you)勢(shi)。
由台達DMV機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)與(yu)機(ji)械(xie)手(shou)組(zu)合(he)的(de)機(ji)械(xie)手(shou)自(zi)動(dong)拾(shi)放(fang)係(xi)統(tong)，具(ju)有(you)高(gao)度(du)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)行(xing)業(ye)用(yong)戶(hu)輕(qing)而(er)易(yi)舉(ju)的(de)完(wan)成(cheng)繁(fan)瑣(suo)複(fu)雜(za)的(de)搬(ban)運(yun)作(zuo)業(ye)。該(gai)係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)以(yi)太(tai)網(wang)通(tong)訊(xun)的(de)方(fang)式(shi)，把(ba)檢(jian)測(ce)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)到(dao)機(ji)械(xie)手(shou)係(xi)統(tong)，並(bing)由(you)機(ji)械(xie)手(shou)實(shi)現(xian)目(mu)標(biao)物(wu)體(ti)的(de)拾(shi)放(fang)。台(tai)達(da)DMV1000控製器，擁有高精度攝像頭，百萬像素級別鏡頭以及紅色LED環(huan)形(xing)光(guang)源(yuan)，可(ke)以(yi)精(jing)準(zhun)的(de)引(yin)導(dao)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)完(wan)成(cheng)對(dui)工(gong)件(jian)的(de)拾(shi)取(qu)和(he)放(fang)置(zhi)等(deng)操(cao)作(zuo)。目(mu)前(qian)，從(cong)各(ge)行(xing)業(ye)使(shi)用(yong)的(de)反(fan)饋(kui)情(qing)況(kuang)可(ke)知(zhi)，該(gai)係(xi)統(tong)不(bu)僅(jin)提(ti)升(sheng)了(le)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)，而(er)且(qie)靈(ling)活(huo)性(xing)好(hao)。此(ci)外(wai)，隻(zhi)需(xu)借(jie)由(you)簡(jian)單(dan)的(de)視(shi)教(jiao)動(dong)作(zuo)，該(gai)係(xi)統(tong)即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)規(gui)格(ge)產(chan)品(pin)的(de)檢(jian)測(ce)，幫(bang)助(zhu)企(qi)業(ye)大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)人(ren)力(li)成(cheng)本(ben)。
二、係統介紹
1、係統配置：
根據產品生產的要求，從經濟性和係統可靠性的角度出發，選擇控製係統的元器件。機器視覺係統可選擇：1）台達DMV1000控製器；2）80萬像素攝像頭；3）25mm 百萬像素級別鏡頭；4）紅色LED環形光源。
2、係統控製圖
圖1、係統控製圖
3、台達DMV1000視覺控製器特點
1）內建操作係統，小型化體積，無需搭配PC操作；
2）流程化操作接口，降低使用者設定上的複雜度；
3）提供多樣檢測功能，滿足大部份應用需求；
4）工業級設計，符合於震動、高溫等生產環境；
5）支持雙攝影機同步檢測 (80萬畫素之1394a攝影機)；
6）I/O、RS232、Ethernet、USB等多樣外部通訊方式；
7）SD 記憶卡儲存裝置；
8）提供操作器及PC軟件設定接口；
9）已擁有大量的圖形工具，包括麵積測量、邊緣位置、邊緣計數、 邊緣寬度、邊緣節距、邊形比對、邊緣角度、斑點偵測、影像強度、汙點檢測、邊緣追蹤及寬度追蹤。
其檢測係統使用了專用的視覺LED光源，主要有三大特點：
1）使用壽命長，一萬到三萬小時左右。如果選用頻閃的功能，LED壽命將更長，而且LED的通斷速度快，可在10微秒達到最大亮度；
2）LED有不同的顏色不同的波長，用戶可以根據檢測對象的特征選用不同波長的光源，以突出檢測特征從而達到理想的效果；
3）穩定性好，LED燈采用直流供電，克服了交流供電時出現的工頻頻閃現象，保持了獲取圖像的一致性。圖1為係統控製圖。
三、方案實施：
1、工作流程：
當目標物體從流水線出來，以隨機的姿態進入機器視覺的視野後，由上位機觸發視覺係統進行取像，然後把圖像信息傳輸給圖像處理器GPU。通過圖像處理器的運算，計算出產品的重心位置（XY坐標和角度θ）。比如：機器視覺檢測出視野裏出現了7個目標物體，這7個物體的位置數據將通機器視覺自帶的通訊口與上位機進行通訊，最後由上位機發送指令給機械手執行動作。
此外，台達DMV產品還支持RS232/RS485、Ethernet(10BASE-T)和台達DVP PLC-Link等通訊方式。市麵上幾家大的機械手廠家包括均支持DMV的通訊接口。經過程序優化，機械手的抓取速度可達到200個/分鍾，定位誤差小於0.5mm，角度誤差小於1°。
2、技術性能及係統參數
檢測內容：產品中心的XY位置及角度θ
通訊方式：通過以太網發送產品的位置數據到上位機（PLC，工控機）
FOV（檢測視野）：200×150mm
WD（工作距離）：800mm
3、 DMV控製係統設計
作為位置測量係統的DMV，除供電電源外，觸發信號和位置坐標值輸出都是通過以太網口與上位機進行通訊，圖2為DMV的接線端子圖。
圖2 、DMV的接線端子圖
四、方案效果
該檢測係統經過合適的選型、較好的硬件配置及完善的程序設計，完全滿足用戶要求。此外，該係統還具備以下幾個特點：
1）加工生產效率高（大約每秒鍾拾取3個產品）；
2）靈活性好，通過簡單的視教動作，即可實現多種不同規格產品的檢測；
3）大大減輕工人勞動強度。
隨sui著zhe國guo內nei人ren力li成cheng本ben的de增zeng長chang以yi及ji加jia工gong企qi業ye對dui品pin質zhi，產chan能neng要yao求qiu的de不bu斷duan提ti升sheng，對dui機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong介jie入ru生sheng產chan領ling域yu取qu代dai人ren工gong進jin行xing測ce量liang，檢jian測ce的de需xu求qiu將jiang呈cheng現xian出chu快kuai速su增zeng長chang的de趨qu勢shi。據ju統tong計ji，歐ou美mei日ri等deng發fa達da國guo家jia製zhi造zao業ye的de機ji器qi人ren使shi用yong率lv較jiao10年前有近10beidezengfu。shijishang，zaijingmidianzixingye，shiyongjiqishijiao，jixieshoujinxingchanpinchicunceliang，waiguanjiance，duiweidengyingyongyifeichangchengshu，zaiyixiegaojingdudeduiweiyingyongli，jiqishijiaochanpindeceliangjingduyidadachaozairengongjiancedefenbianlvhejingdu。
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