【摘要】目前在生產線上的搬運工業機器人大都是通過預先編程，并按固定的路徑執行動作，目標物體的初始位置和目標位置都是固定的,機器人只是完成點到點的動作。而對于拾取輸送線上位置不確定的物體如面包，袋裝食品等物體，沿固定軌跡運行的機械手就無能為力了。為保證搬運工業機器人順利完成這類在線拾放的工作任務,需引入視覺進行識別定位，引導工業機器人完成對工件的拾取和放置等操作。使用視覺引導的機械手在動作執行速度，放置精度和重復穩定性方面都較人工有很大優勢。

　　一、機械手自動拾放系統原理

　　在一些傳統的行業，例如袋裝食品生產、陶瓷生產中，需要對位置不確定的物體如面包，袋裝食品等進行拾取，而大多數的搬運工業機器人都只能通過預先編程，執行固定路徑的拾取操作，對這一需求無能為力。為此，企業需采用大量人力來完成搬運作業，不僅增加人力成本，生產效率也低。工業機器人要實現隨放隨取的操作，就需要引入視覺進行識別定位。使用視覺引導的機械手在動作執行速度，放置精度和重復穩定性方面都較人工有很大優勢。

　　由臺達DMV機器視覺系統與機械手組合的機械手自動拾放系統，具有高度的靈活性，可以幫助行業用戶輕而易舉的完成繁瑣復雜的搬運作業。該系統通過以太網通訊的方式，把檢測數據傳送到機械手系統，并由機械手實現目標物體的拾放。臺達DMV1000控制器，擁有高精度攝像頭，百萬像素級別鏡頭以及紅色LED環形光源，可以精準的引導工業機器人完成對工件的拾取和放置等操作。目前，從各行業使用的反饋情況可知，該系統不僅提升了生產效率高，而且靈活性好。此外，只需借由簡單的視教動作，該系統即可實現多種不同規格產品的檢測，幫助企業大大降低了人力成本。

　　二、系統介紹

　　1、系統配置：

　　根據產品生產的要求，從經濟性和系統可靠性的角度出發，選擇控制系統的元器件。機器視覺系統可選擇：1）臺達DMV1000控制器；2）80萬像素攝像頭；3）25mm 百萬像素級別鏡頭；4）紅色LED環形光源。

　　2、系統控制圖

　　圖1、系統控制圖

　　3、臺達DMV1000視覺控制器特點

　　1）內建操作系統，小型化體積，無需搭配PC操作；

　　2）流程化操作接口，降低使用者設定上的復雜度；

　　3）提供多樣檢測功能，滿足大部份應用需求；

　　4）工業級設計，符合于震動、高溫等生產環境；

　　5）支持雙攝影機同步檢測 (80萬畫素之1394a攝影機)；

　　6）I/O、RS232、Ethernet、USB等多樣外部通訊方式；

　　7）SD 記憶卡儲存裝置；

　　8）提供操作器及PC軟件設定接口；

　　9）已擁有大量的圖形工具，包括面積測量、邊緣位置、邊緣計數、 邊緣寬度、邊緣節距、邊形比對、邊緣角度、斑點偵測、影像強度、污點檢測、邊緣追蹤及寬度追蹤。

　　其檢測系統使用了專用的視覺LED光源，主要有三大特點：

　　1）使用壽命長，一萬到三萬小時左右。如果選用頻閃的功能，LED壽命將更長，而且LED的通斷速度快，可在10微秒達到最大亮度；

　　2）LED有不同的顏色不同的波長，用戶可以根據檢測對象的特征選用不同波長的光源，以突出檢測特征從而達到理想的效果；

　　3）穩定性好，LED燈采用直流供電，克服了交流供電時出現的工頻頻閃現象，保持了獲取圖像的一致性。圖1為系統控制圖。

　　三、方案實施：

　　1、工作流程：

　　當目標物體從流水線出來，以隨機的姿態進入機器視覺的視野后，由上位機觸發視覺系統進行取像，然后把圖像信息傳輸給圖像處理器GPU。通過圖像處理器的運算，計算出產品的重心位置（XY坐標和角度θ）。比如：機器視覺檢測出視野里出現了7個目標物體，這7個物體的位置數據將通機器視覺自帶的通訊口與上位機進行通訊，最后由上位機發送指令給機械手執行動作。

　　此外，臺達DMV產品還支持RS232/RS485、Ethernet(10BASE-T)和臺達DVP PLC-Link等通訊方式。市面上幾家大的機械手廠家包括均支持DMV的通訊接口。經過程序優化，機械手的抓取速度可達到200個/分鐘，定位誤差小于0.5mm，角度誤差小于1°。

　　2、技術性能及系統參數

　　   檢測內容：產品中心的XY位置及角度θ

　　   通訊方式：通過以太網發送產品的位置數據到上位機（PLC，工控機）

　　   FOV（檢測視野）：200×150mm      

　　   WD（工作距離）：800mm

　　3、 DMV控制系統設計

　　作為位置測量系統的DMV，除供電電源外，觸發信號和位置坐標值輸出都是通過以太網口與上位機進行通訊，圖2為DMV的接線端子圖。

　　圖2 、DMV的接線端子圖

　　四、方案效果

　　該檢測系統經過合適的選型、較好的硬件配置及完善的程序設計，完全滿足用戶要求。此外，該系統還具備以下幾個特點：

　　1）加工生產效率高（大約每秒鐘拾取3個產品）；

　　2）靈活性好，通過簡單的視教動作，即可實現多種不同規格產品的檢測；

　　3）大大減輕工人勞動強度。

　　隨著國內人力成本的增長以及加工企業對品質，產能要求的不斷提升，對機器視覺系統介入生產領域取代人工進行測量，檢測的需求將呈現出快速增長的趨勢。據統計，歐美日等發達國家制造業的機器人使用率較10年前有近10倍的增幅。實際上，在精密電子行業，使用機器視覺，機械手進行產品尺寸測量，外觀檢測，對位等應用已非常成熟，在一些高精度的對位應用里，機器視覺產品的測量精度已大大超載人工檢測的分辨率和精度。