通用视觉机器人开发应用设计

摘 要：本文主要介绍在B&R控制器中基于贝加莱AS软件平台开发的标准化界面应用的EFORT视觉机器人，介绍视觉软件系统设计思路和控制原理。

关键词：TCP通信；视觉机器人；标准化界面；欧拉角转换；视觉系统；坐标系

中图分类号 ： TP24 文献标识码 ： A

一、前言

工业机器人属于典型的机电一体化高科技产品。21世纪是高科技术的世纪，由于城填人口数量的减少，用工难的今天，视觉机器人将在生产中智能替代人工的生产，特别是在一些环境恶劣的情况下的生产。奇瑞发动机车间应用的是采用安徽埃夫特自主开发的视觉机器人.该视觉控制系统采用”PC-BASE”构架形式，结构精简，操作简单因此在生产应用中可极大的提高生产节拍与工作效率，同时减轻生产员工的工作强度与密度.我们从开发的角度剖析机器人的应用.

二、硬件架构

1电源控制面板：接通或断开控制单元的电源电压，给电机上电，去电功能

2散热片：对工控机、驱动器和各电器元件起到散热效果

3视觉工控机：用于计算和存储视觉系统所拍摄位置、状态，并传输和接收机器人数据

4机器人控制器：采用内置英特尔双核处理器的高性能、高可靠性的贝加莱工业计算机APC820，集分析运算和运动控制于一体。APC820是针对各种恶劣环境而设计的.

5电源模块：提供伺服驱动器直流电源，通过连接器给伺服驱动器提供电源实现共直流母线电压

6辅助电源模块：一个输出24V直流电源，给辅助设备电路供电的馈线或整流模块

7伺服驱动：电机伺服控制单元，见图1。

三、软硬件模块开发流程和界面程序（见图2、图3、图4）

1图像处理模块：照相机实时捕捉图像，处理转化后和初始图像进行处理比较，找出图像中差异的位置通过TCP传输。

2 TCP通信模块：视觉系统通过以太网连接贝加莱控制器，控制器可以作客户机或服务器实时传输数据，：定义结构体用于视觉系统传输位姿给机器人和机器人实时反馈位姿和信号状态数据给视觉系统。

3位置转换模块：把视觉系统的位姿转换为机器人的位姿传输给机器人，控制机器人运行。

4轨迹规划模块：进行运动轨迹规划和速度规划，根据机器人当前的位置和目标位置，选择最优的运动轨迹（直线、圆弧、不规则曲线等运动轨迹），然后对轨迹、速度进行插补，插补值调用机器人运动学算法计算轨迹的可靠性，再把实时插补的位置、速度传送给运动控制模块。

5运动控制模块：根据实时插补的值结合加速度、加加速度等控制参数给驱动器。

6伺服模块：根据控制器所发送数据，结合各伺服控制参数，驱动电机以最快响应和速度运行到各个位置。

四、机器人精度标定和视觉软件处理

1精度标定

（1）机器人精度标定

机器人运动前，需要用激光跟踪仪标定准确各轴杆长、零点、减速比、耦合比等机械参数，给运动学、控制器系统，机器人才能按理论轨迹运行准确。行到指定点。

（2）机器人相对于视觉照相机位置标定

通过三点法、六点法标定机器人相对于视觉照相机的X、Y、Z方向距离给位置转化模块，确定机器人坐标系相对于照相机坐标系的转化关系。

2视觉处理软件

（1）固定视觉系统标定模块

视觉系统安装在固定位置相当于给机器人建立照相机一个用户坐标系，此模块用于运算机器人和固定视觉系统之间位姿转换关系，。

（2）移动视觉系统标定模块

视觉系统安装在机器人末端法兰位姿相当于给机器人建立照相机一个工具坐标系，随着机器人运动而实时改变位置，此模块用于运算机器人和动态视觉系统之间位姿转换关系。

（3）后台状态处理模块

实时处理传输机器人、视觉系统和以太网的运行通信状态以及出错状态处理。

五、视觉应用

正当前，国内工业生产已大量使用视觉机器人，譬如：汽车、摩托车、工程机械、农业机械以及家电产品等等，然而市场百分之九十都被国外机器人占据。基于埃夫特自主开发的视觉机器人已经在奇瑞车间得到广泛应用，相信在不久的将来，国内自主开发的视觉机器人

的应用会越来越多。

参考文献

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