机器人技术及应用-机器人视觉系统应用举例课件.pptx

1、 技术培训-机器人技术及其应用机器人视觉系统应用举例机器人视觉系统应用举例机器人视觉系统应用举例机器人概述机器人的视觉应用主要为视觉检验、视觉导引、过程控制，以及近年来迅速发展的移动机器人视觉导航。例如，机器人在完成装配、分类或搬运作业时，如果没有视觉反馈，给机器人提供的零件就必须保持精确固定的位置和方向，为此对每一特定形状的零件要用专门的振动斗式上料器供料，这样才能保证机器人准确地抓取零件。但由于零件的形状、体积、重量等原因，有时不能保证提供固定的位置和方向，或者对于多种零件、小批量的产品用上料器是不经济的，这时用机器视觉系统完成零件的识别、定位和定向，引导机器人完成零件分类、取放，以至拧紧

2、和装配，则是一种经济有效的方法。机器人视觉系统应用举例机器人概述这种视觉导引的机器人很大一部分是用于由传送带或货架上取放零件，主要完成零件跟踪和识别任务，要求的分辨率比视觉检验可以低，一般在零件宽度的 。最关键的问题是选择合适的照明方式和图像获取方式，以达到零件和背景间足够的对比度，从而可简化后面的视觉处理过程。典型的例子是 世纪 年代初美国通用汽车公司（）研制的 视觉系统，到 年该系统已在 所属各工厂安装 多套。该系统用狭缝光照射物体，用线阵 摄像机提取零件的轮廓，计算其几何特征，辨识和确定在传送带上移动的零件位置和方向，控制机械手将其抓取放入相应的料箱中。机器人视觉系统应用举例机器人概述另

3、一种视觉导引的应用也是起始于汽车工业，即焊接机器人的视觉导引 焊缝跟踪。汽车工业使用的机器人大约一半是用于焊接。与手工焊接相比，自动焊接更能保证焊接质量的一致性。但自动焊的关键问题是要保证被焊工件位置的精确性。利用传感器反馈可以使自动焊接具有更大的灵活性，但各种机械式或电磁式传感器需要接触或接近金属表面，因此工作速度慢、调整困难。机器视觉作为非接触式传感器技术用于焊接机器人的反馈控制具有极大的优点。它可以直接用于动态测量和跟踪焊缝的位置和方向，因为在焊接过程中工件可能发生热变形，引起焊缝位置变化。它还可以检测焊缝的宽度和深度，监视熔池的各种特性，通过计算机分析这些参数以后，则可以调整焊枪沿焊缝

4、的移动速度、焊枪离工件的距离和倾角，以至焊丝的供给速度。通过调整这些参数，视觉导引的焊机可以使焊接的熔深、截面以及表面粗糙度等指标达到最佳。机器人视觉系统应用举例机器人概述应用实例一：焊缝跟踪一种典型的应用是荷兰 公司研制的 视觉系统。该系统已被许多机器人公司用于组成视觉导引焊接机器人。它由三个功能部件组成：激光扫描器 摄像机、摄像机控制单元（）、信号处理计算机（）。图 所示为视觉导引焊接机器人系统，将激光扫描器 摄像机装在机器人的手上。激光聚焦到由伺服控制的反射镜上，形成一个垂直于焊缝的扇面激光束，线阵 摄像机检出该光束在工件上形成的图像，利用三角法由扫描的角度和成像位置就可以计算出激光点的

5、 坐标位置，即得到了工件的剖面轮廓图像，并可在监视器上显示。机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 视觉视觉导引导引焊接焊接机器人系统机器人系统机器人视觉系统应用举例机器人概述剖面轮廓数据经摄像机控制单元（）送给信号处理计算机（），将这一剖面数据与操作手预先选定的焊接接头板进行比较，一旦匹配成功即可确定焊缝的有关位置数据，并通过串口将这些数据送到机器人控制器。图图1 1 视觉视觉导引导引焊接焊接机器人系统机器人系统机器人视觉系统应用举例机器人概述应用实例二：机器人智能雕刻机器人智能雕刻与传统手工雕刻和机械仿形雕刻相比，其生产率、产品精度及成品率等都能达到更高的要求，且可以满足多品种小批量的

6、个性化需求的柔性制造。基于视觉的智能数控雕刻系统的生产流程如图 所示。系统首先对摄像机或扫描仪等获取的原始图像进行一系列的图像处理，以提取图像轮廓的坐标数据点，然后将这些坐标数据点经相关的变换转换为机器人的加工代码，将该代码导入到机器人控制系统中，便可实现雕刻产品的自动加工。机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 基于基于视觉的智能数控雕刻系统的生产流程视觉的智能数控雕刻系统的生产流程机器人视觉系统应用举例机器人概述图 所示为各阶段的图像处理结果。在雕刻之前，雕刻系统首先对获取的原始图像（图 ）进行一系列的图像处理，这些处理包括彩色图像的灰度化（图 ）、图像噪声的去除（图 ）及边缘的锐化（

7、图 ）、图像的边缘检测（图 ）、轮廓提取（图 ）、角点检测（图 ）及轮廓的矢量化（图 ）等，然后对矢量化后的轮廓数据点进行加工路径的优化（图 ），优化后的数据点经相应转换后便能进行机器人的雕刻加工。机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 各各阶段的图像处理结果阶段的图像处理结果机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 各各阶段的图像处理结果阶段的图像处理结果机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 各各阶段的图像处理结果阶段的图像处理结果机器人视觉系统应用举例机器人概述应用实例三：机器人运动目标的识别与跟踪将工业相机固定安装在机器人末端关节上，建立了一套手眼视觉系统。该系统如图1 所示

8、，由主控计算机、公司的 机器人本体、机器人控制器、运动控制器、相机和传送带组成。采用基于位置的视觉伺服控制方法，实现机器人在未知的环境下根据已知目标模型自主识别目标物体并进行定位或跟踪。机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 系统系统方案方案机器人视觉系统应用举例机器人概述系统各模块之间的关系如图 所示。视觉模块主要负责实时采集包含目标工件的图像，并通过工业以太网传输到主控计算机。系统视觉模块由光源、光学镜头、工业摄像机、图像采集卡、图像分析处理软件、通信接口等组成。通过摄像机实时采集目标图像，然后传输到主控计算机进行图像分析处理并提取出目标有用的特征信息，将经过运算处理后得出的检测结果，

9、如尺寸、位置数据发送到机器人控制器，机器人控制器根据检测结果生成机器人的控制指令并制订运动轨迹规划，最后驱动机器人完成定位抓取或跟踪操作。机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 系统系统各模块之间的关系各模块之间的关系机器人视觉系统应用举例机器人概述机器人识别和跟踪传送带上的目标工件，目标工件模板图像如图 所示。图图1 1 目标目标工件模板图像工件模板图像机器人视觉系统应用举例目标检测与识别如图 所示。图图1 1 目标目标检测与识别检测与识别机器人视觉系统应用举例机器人概述机器人视觉伺服系统跟踪运动目标如图 所示。图图1 1 机器人机器人视觉伺服系统跟踪运动目标视觉伺服系统跟踪运动目标机器人视觉系统应用举例机器人概述图图1 1 机器人机器人视觉伺服系统跟踪运动目标视觉伺服系统跟踪运动目标