工业机器人视觉系统在电气自动化中的应用浅析.pdf
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1、信息记录材料 年 月 第 卷第 期工业机器人视觉系统在电气自动化中的应用浅析谢杨春(安徽电气工程学校 安徽 合肥)【摘摘要要】工业 时代的核心在于通过工业互联网连接集成数据实现智能制造,实施系统创新转型是当前发展的主要导向。相对于其他国家而言,我国的电气自动化技术在工业生产应用过程中虽表现出一系列不同形式的问题,但其未来的工业机器人技术的自动化程度建设与发展的方向是明确的。通过对工业机器人视觉系统进行简要论述,讨论工业机器人视觉系统在电气自动化中的应用,借此加大工业机器人的应用力度,有效推动工业自动化向智能化的进一步发展。【关关键键词词】工工业业机机器器人人;视视觉觉系系统统;电电气气自自动动
2、化化【中中图图分分类类号号】【文文献献标标识识码码】【文文章章编编号号】()作者简介:谢杨春(),男,安徽桐城,本科,高级讲师,研究方向:电气自动化。引言电气自动化控制技术在第三次科技革命后得到飞速的发展,对我国工业生产及国民经济发展产生了显著助推作用,同时促使电气自动化技术得到了深度优化。基于工业互联网下制造业的优化升级改造,我国出现以“互联网”为重点的新型制造模式,通过大数据、人工智能、移动互联网云计算、物联网等新生代计算机信息技术与制造业的深度融合,推动制造业向自动化、数字化、信息化的“三级跳”转型,加快工业机器人等智能装备所在的智能制造产业链发展,成功建构智能制造专业群。伴随工业机器人
3、在自动化领域的大规模应用,结合视觉检测技术、运动学原理、三角测量法的 视觉系统,已经被开发成为工业机器人的“眼睛”,在其被普遍使用的过程中,能够充分结合现代电气控制技术、计算机技术,网络通信技术实现控制系统的闭环控制、顺序控制和智能化控制,能有效提升相关领域的电气自动化控制水平,可凭借智能人机交互突破单纯重复既定程序轨迹的限制。还可以根据工业生产变化适时规划工业机器人轨迹,从而提高生产效率和质量,降低人工操作过程中产生的误差大、准确率低、实时性弱、效率低下等弊端与风险。因此,基于工业机器人的机器视觉应用在电气自动化的工业实际生产制造及其控制当中,有着广阔的发展前景。工业机器人视觉系统 工业机器
4、人概述现阶段,越来越多基于机器视觉的工业机器人已经被成功应用于工业制造,尤其是在智能制造背景下,作为实现高端制造等的重要一环,工业机器人担任着越来越重要的角色。越来越多的工业场景应用“机器人”技术,其强大的适应能力能够按照电气自动化控制系统规模和产量进行自适应性组合,能够适应智能模式的工业生产环境,产生事半功倍的作用,提升制造产品的核心竞争力。面向工业领域的机器人,主要是指多关节机械手或多自由度的机器装置,其具有一定的自动性,可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人的柔性强、自动化程度高、可编程性好、通用性明显,具有自动控制的操作和移动功能,可以完成不同作业环境下的可
5、编程操作。传感部分是机器的三大部分之一,感知系统和人机交互系统是其六个子系统的重要组成。工业机器人的主要组成框如图 所示。感知系统是多个传感器和控制系统组成主要实现感知与自身工作状态相关的机械量,如位移、速度和力等。视觉感知系统提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。图 工业机器人的主要组成框图 工业机器人视觉系统工业机器人视觉系统主要通过替代“人眼”赋能工业生产,在解决人眼无法准确识别和检测的生产任务过程中,能够有效克服人眼标准的差异性,通过制定更高级别的品控数智化标准,以高速、高光谱、高分辨率、高灵敏度、高可靠性超越人眼标准极限。在视觉定位、尺寸测量和外观识别与检测过程中,工业机器人视觉
6、系统利用光源控制器、摄像头和光学部件、视觉控制系统等进行摄像和拍照,其中,光源控制器、摄像头和光学部件负责获取图像信号后成像,信号成像传送给图像处理系统后转换为数字信号,视觉控制系统根据数字信号运算结果获取目标特征,通过逻辑判断运算结果,输出结果至执行部件,精准控制工业机器人动作。信息记录材料 年 月 第 卷第 期大部分工业机器人的视觉系统主要经由光源控制器、多个摄像头和镜头、部件传感器、视 频捕捉卡()、平台、检测软件、高速数字 板卡和中继器、集线器、交换机和路由器等网络连接设备共同组成,在视觉系统读取、传输和处理信息过程中,与人眼的运动机制一一对应,成为人眼视觉在工业生产过程中的技术延伸。
7、工业机器人的视觉系统通过源控制器、多个摄像头和镜头感应机械臂可以接触的范围,进而保证机械臂正常运行,系统主要由视觉系统(单目、双目、多目、)、控制器、控制系统组成,经过大量实验数据证实,单目视觉系统运行的方式,更加适合电气自动化。工业机器人视觉系统(图像采集设备、传感器 电荷耦合元件)主要涉及高精度二维视觉定位技术和 视觉定位技术两类,其中,应用最为广泛的是高精度、高准确率的二维视觉定位技术,这是工业机器人代替人眼最为基础的机器视觉定位技术,具有显著且绝对的应用优势。其能够 不间断运转的状态下,将采集到的物体转化为图像信号,根据像素分布、亮度、颜色等信息,利用图像处理系统将其转换成为适应性、可
8、靠性和重复性较高的数字信号,通过各种运算方法提取主要特征,根据判断结果控制工业机器人在不同应用场景中的动作,不仅能够提升工业生产良品率,同时能够加快产线运转效率,属于成熟系统。工业机器人视觉系统有硬件系统和软件系统,其软件系统主要组成如图 所示。图 工业机器人视觉系统软件智能制造把工业机器人与机器视觉紧密结合起来,机器视觉将是人工智能未来的方向和趋势。机器视觉系统的性能由最差的部分决定,精度则由它能获取的信息决定。合理进行配置就可以建立一个零故障、有弹性的工业机器人视觉检测系统。工业机器人的视觉系统运行,首先需要根据目标确定位置,通过二维视觉定位技术和 视觉定位技术成功锁定目标,其次需要提前进
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