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文档简介
1、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 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,返回,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
2、价值链中的重新分配 与相关技术结合更加紧密,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,In-Sight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),In-Sight视觉系统,传统机器视觉系统基本构成,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
3、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。,目标位置 相机 图像数据 计算机 机器人 PLC,工作流程:,视觉系统成象原理 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。 这些光强值从CCD芯片的矩阵中被存储在内存的矩阵数据结构中。,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
4、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,相机接收反射光源成像,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
5、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,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。 2.选中模板区域,模板区域如图2红色检测框位置所示。,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、ou
6、t1均有 输出信号传给PLC,圆形:只有out1有输出信号传给PLC,返回,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。,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
7、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。,3)连线部分 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 PLC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。 PLC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。 PLC与机械手连接:PLC的输出端是机械手的输入端(机械
8、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:,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
9、 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,返回,四、机器人模块,RB系列工业机器人是广州数控设备有限公司自主研发生产,具有独立知识产权的最新产品,以先进的电器控制柜和示教盒,使其运动速度更快,精度更高,安全性更优越,功能更强大。 由机器人本体,控制器,示教盒三部分组成,机器人的要完成任务是:接收到信号后,通过视觉传感器,对不同形状的材料进行抓取分拣工作。可实现的程序过程如下:,广州数控机器人程序,L01: 标签一 MOVLP019, V060, Z0; 机器人原
10、点P019 WAIT IN17=ON; 给信号触发 MOVL P020, V060, Z0; 移动到抓取点 SET OUT18, ON;吸盘吸 DEAY T000.5S;延时0.5S MOVL P019, V060, Z0; 返回P019 GOTO L05 IF IN19=ON; 跳转标签5,GOTO L04; 跳转标签 L05:标签 GOTO L03 IF IN18=ON跳转标签 GOTO L02;跳转标签 L02:标签2(圆形分拣) MOVL P023, V060, Z0; MOVL P024, V060, Z0; SET OUT18, OFF; 吸盘放 MOVL P023, V060,
11、Z0; GOTO L01;回原点,L03:标签(方形分拣) MOVL P025, V060, Z0; MOVL P026, V060, Z0; SET OUT18, OFF;吸盘放 MOVL P025, V060, Z0; GOTO L01:回原点 L04:标签(六边形分拣) MOVL P021, V060, Z0; MOVL P022, V060, Z0;,SET OUT18, OFF;吸盘放 MOVL P021, V060, Z0; GOTO L01;回原点,材料抓取,分拣任务分三步走,圆形,方形,六边形材料分拣。在机器人分拣动作启动之前,它处于一直扫描中,当有材料过来,机器人从原点移动到材料上方点P020,吸盘打开吸取材料,延时0.5S。,跳转判定,当IN1
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