CN105690393A - 一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***及其分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***及其分拣方法，所述分拣***包括机架，所述机架上设有工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人 RC 控制单元；所述工业相机平台单元与所述视觉处理平台单元连接，所述视觉处理平台单元与所述机器人RC控制单元连接，所述机器人RC控制单元、所述视觉处理平台单元均与所述工件平台单元连接，所述工件平台单元与所述工业相机单元连接。所述分拣方法的分拣步骤包括图像预处理、目标提取、单一目标分析和分拣抓取等工序。本发明的基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***及其分拣方法具有可靠性高、准确性好、使用寿命长和生产效率高的特点。

Description

一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***及其分拣方法

技术领域

本发明涉及工业机器人和机器视觉技术领域，具体为一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***。

背景技术

结合国家的智能制造2025的总体目标，针对制造业的未来趋势，实现小批量多品种的特点，以及企业对柔性制造技术的要求。目前已经孕育出了最先进最流行的柔性制造技术——智能机器人生产单元（机器视觉+机器人）。机器视觉的应用方面已经涵盖了几乎所有工业生产领域，主要有汽车制造业、半导体行业、农业、医学、物流等。

我国在机器视觉技术方面还有许多空白，特别是在机器视觉柔性分拣和装箱技术方面。在现有的工业制造产业当中，大多作业效率低，定位精度不高，视觉软件的可开放性不高，可视性不强，并且机器人的灵活性差，机械手的柔性度不高，整个***的集成度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***及其分拣方法，可广泛用于手机、电子等3C行业的多零件快速分拣、瑕疵检测、贴标，轻小金属零件、食品、药品等的搬运和分拣，具有使用方便、集成化控制、多终端同步性强、控制准确性高和成本低廉的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，包括机架，所述机架上设有工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人RC控制单元；所述工业相机平台单元与所述视觉处理平台单元连接，所述视觉处理平台单元与所述机器人RC控制单元连接，所述机器人RC控制单元、所述视觉处理平台单元均与所述工件平台单元连接，所述工件平台单元与所述工业相机单元连接。

进一步地，所述工业相机平台单元包括2D相机；所述机器人RC控制单元包括四轴并联机器人本体；所述工业相机单元平台、四轴并联机器人本体均设置在工件平台单元上方，所述工业相机单元平台设置在所述四轴并联机器人本体前方。

进一步地，所述工件平台单元包括上料装置、编码器装置、传送装置和下料装置。所述传送装置设置在所述上料装置和所述下料装置之间实现工件传送，所述编码装置设置在所述上料装置和所述传送装置的连接处。上料装置和下料装置可针对不同的前后装置进行调整，编码器装置能与机器人RC控制单元更好的配合。

进一步地，所述视觉处理平台单元包括处理器和显示器，所述2D相机与所述处理器连接，所述处理器与所述显示器连接，所述处理器与所述工件平台单元连接。视觉处理单元平台主要负责处理工业相机单元平台采集的图片，结合canny算法将图像显示在显示器上，通过In-Sight软件内部坐标转换将信息传至机器人RC控制单元。

进一步地，所述机器人RC控制单元还包括控制柜；所述控制柜与所述视觉处理单元的处理器和四轴并联机器人本体的机械臂连接。

进一步地，：所述传送装置为绿色传送履带。

一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***的分拣方法，通过工业相机单元平台把工件放置台上的待分拣的几何工件的图像序列采集到视觉处理平台单元内，通过视觉处理平台单元的视觉处理软件把待检测工件的图像序列按每一帧进行分析，并且自动识别其形状，同时计算其相关的形状特征然后开始分拣。

进一步地，所述分拣步骤如下：

(1)图像预处理：对采集到的图像进行图像平滑去除噪，消除噪声对图像的干扰；

(2)目标提取：使用Canny算子进行二值化，其目的是将目标图像从背景图像提取出来；

(3)单一目标分析：由于目标成不规则形状，需要设定平面坐标系对单一目标进行位置及方向定位；

(4)分类抓取：将特征信息通过CAN总线发送至机器人RC控制单元内，并通过机器人RC控制单元控制四轴并联机器人进行分拣，并摆放整齐。

本发明一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***及其分拣方法，具有如下的有益效果：

第一、可靠性，本***包括工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人RC控制单元针对工件的几何形状进行研究，方便工业机器人抓取工件，具有较高的可靠性；

第二、准确性好，本***包括工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人RC控制单元，通过视觉识别和控制可以避免机械臂抓取时产生干涉，具有较高的准确性；

第三、使用寿命长，本***包括工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人RC控制单元，通过视觉识别和控制可以避免机械臂抓取时产生的碰撞，延长***的使用寿命。

第四、生产效率高，通过视觉识别和控制，无需人为高强度进行分拣，方便准确抓取工件进行分拣整理排列，具有较高的生产效率。

附图说明

附图1本发明一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***结构图图；

附图2本发明一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***的原理框图；

附图3本发明一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣方法的分拣步骤流程图；

1、机台，2、下料装置，3、显示器，4、四轴并联机器人，5、处理器，6、工业相机，7、控制柜，8、传送装置，9、编码器装置，10、上料装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、图2所示，本发明公开了一种基于机器视觉的四轴并联机器人4分拣***，包括机架1，所述机架1上设有工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人RC控制单元；所述工业相机平台单元与所述视觉处理平台单元连接，所述视觉处理平台单元与所述机器人RC控制单元连接，所述机器人RC控制单元、所述视觉处理平台单元均与所述工件平台单元连接，所述工件平台单元与所述工业相机单元连接。所述工业相机平台单元包括2D工业相机6；所述机器人RC控制单元包括四轴并联机器人4本体；所述工业相机单元平台、四轴并联机器人4本体均设置在工件平台单元上方，所述工业相机单元平台设置在所述四轴并联机器人4本体前方。所述工件平台单元包括上料装置10、编码器装置9、传送装置8和下料装置2。所述传送装置8设置在所述上料装置10和所述下料装置2之间实现工件传送，所述编码装置设置在所述上料装置10和所述传送装置8的连接处。所述视觉处理平台单元包括处理器5和显示器2，所述处理器5设置在所述控制柜7内部，所述2工业相机6与所述处理器5连接，所述处理器5与所述显示器2连接，所述处理器5与所述工件平台单元连接。所述机器人RC控制单元还包括控制柜7；所述控制柜7与所述视觉处理单元的处理器5和四轴并联机器人4本体的机械臂连接。所述传送装置8为绿色传送履带。

在实际应用中，工业相机单元平台采用康耐视2D工业相机。视觉处理单元平台主要负责处理工业相机单元平台采集的图片，结合canny算法将图像显示在显示器3上，通过In-Sight软件内部坐标转换将信息传至机器人RC控制单元。

本发明所述基于机器视觉的四轴并联机器人4分拣***的工作流程如下：

工件由上料机构或者上级机构传送到传送装置8的绿色传送履带。绿色传送履带有助于与金属几何工件的颜色形成反差，方便算法的实现；工件传送至工业相机平台单元下方时通过传感器向2D工业相机6发送信号进行图样采集；视觉处理平台单元对2D工业相机6机采集的图样进行识别，计算出工件的摆放方向。最后根据图像坐标系和物体坐标系的关系，经过计算目标的相对位置和方向，再将信息参数传入控制柜7；机器人RC控制单元主要由控制柜7和四轴并联机器人4组成；控制柜7连接视觉处理单元的处理器5和四轴并联机械臂，四轴并联机器人4设置在工件放置机构上方与工件位置对应处，负责对目标进行分拣抓取、放置等工作。

实施例2

如图3所示，一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***的分拣方法，通过工业相机单元平台把工件放置台上的待分拣的几何工件的图像序列采集到视觉处理平台单元内，通过视觉处理平台单元的视觉处理软件把待检测工件的图像序列按每一帧进行分析，并且自动识别其形状，同时计算其相关的形状特征然后开始分拣。所述分拣步骤如下：

(1)图像预处理：对采集到的图像进行图像平滑去除噪，消除噪声对图像的干扰；

(2)目标提取：使用Canny算子进行二值化，其目的是将目标图像从背景图像提取出来；

(3)单一目标分析：由于目标成不规则形状，需要设定平面坐标系对单一目标进行位置及方向定位；

(4)分类抓取：将特征信息通过CAN总线发送至机器人RC控制单元内，并通过机器人RC控制单元控制四轴并联机器人进行分拣，并摆放整齐。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，包括机架，其特征在于：所述机架上设有工件平台单元、工业相机平台单元、视觉处理平台单元、机器人RC控制单元；所述工业相机平台单元与所述视觉处理平台单元连接，所述视觉处理平台单元与所述机器人RC控制单元连接，所述机器人RC控制单元、所述视觉处理平台单元均与所述工件平台单元连接，所述工件平台单元与所述工业相机单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，其特征在于：所述工业相机平台单元包括2D相机；所述机器人RC控制单元包括四轴并联机器人本体；所述工业相机单元平台、四轴并联机器人本体均设置在工件平台单元上方，所述工业相机单元平台设置在所述四轴并联机器人本体前方。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，其特征在于：所述工件平台单元包括上料装置、编码器装置、传送装置和下料装置；所述传送装置设置在所述上料装置和所述下料装置之间实现工件传送，所述编码装置设置在所述上料装置和所述传送装置的连接处。

4.根据权利要求3所述基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，其特征在于：所述视觉处理平台单元包括处理器和显示器，所述2D相机与所述处理器连接，所述处理器与所述显示器连接，所述处理器与所述工件平台单元连接。

5.根据权利要求4所述基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，其特征在于：所述机器人RC控制单元还包括控制柜；所述控制柜与所述视觉处理单元的处理器和四轴并联机器人本体的机械臂连接。

6.根据权利要求5所述基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***，其特征在于：所述传送装置为绿色传送履带。

7.一种权利要求1～6任一项权利要求所述基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***的分拣方法，其特征在于：

通过工业相机单元平台把工件放置台上的待分拣的几何工件的图像序列采集到视觉处理平台单元内，通过视觉处理平台单元的视觉处理软件把待检测工件的图像序列按每一帧进行分析，并且自动识别其形状，同时计算其相关的形状特征然后开始分拣。

8.权利要求7所述基于机器视觉的四轴并联机器人分拣***的分拣方法，其特征在于：所述分拣步骤如下：

(1)图像预处理：对采集到的图像进行图像平滑去除噪，消除噪声对图像的干扰；

(2)目标提取：使用Canny算子进行二值化，其目的是将目标图像从背景图像提取出来；

(3)单一目标分析：由于目标成不规则形状，需要设定平面坐标系对单一目标进行位置及方向定位；

(4)分类抓取：将特征信息通过CAN总线发送至机器人RC控制单元内，并通过机器人RC控制单元控制四轴并联机器人进行分拣，并摆放整齐。