1项目背景
本项目是【常州长宣光电科技有限公司13656141984赵先生】的机器视觉引导库卡机器人C2进行铜丝线滚定位抓取系统,通过机器视觉算法定位线滚的位置并通信方式给库卡机器人坐标,并进行抓取。该系统通过智能算法视觉技术实现。
2机器视觉定位
大家应该可以发现【常州长宣光电科技有限公司13656141984赵先生】的机器视觉技术经常用在定位和引导物品方面,为机械手或其它执行机构提供准确的二维或三维坐标,然后进行路径规划,引导机械手完成规定的作业和任务。定位与引导系统往往和其它系统一起构成较复杂的技术系统,以便实现特定的功能,满足大家的需求。
视觉系统定位的优势:
(1)以图形搜索实现高精度的位置检测:图形搜索(搜索处理),是利用视觉系统进行定位/对准时的必需技术。图形搜索中,会自动检测作为基准的图像及图形(标记),该标记也被称为“对准标记”、“定位标记”。此时,利用镜头失真补正及滤波器功能,能够实现高精度的位置检测。
(2)自动校正带来的生产效率提升
在通过坐标进行的位置控制中,存在工件与工作台间偏移、检测精度等问题,难以实现理想的位置、角度检测。近年来,随着图形搜索(搜索处理)技术的进步,自动校正的精度实现了飞跃性的提升。自动进行高速、高精度校正成为了可能,实现了生产效率提升。
(3)借助视觉系统的高精度检测,为正确的控制提供了支持
近年来,在高像素数视觉系统的基础上,视觉系统技术的进步也使得对准标记的高精度检测成为了可能。
将视觉技术应用于工业生产中具有非常重要的现实意义,通过机器的视觉系统,可以使工业机器人实现自动定位、分类、抓取、摆放工件等操作,可以实现机器人的一体化安装,减少了很多人工的工作,节约了生产成本和时间。
3机器视觉定位
【常州长宣光电科技有限公司】的机器视觉实现工业机器人智能抓取的基本问题就是确定机器人周围环境,利用视觉图像处理算法对相机获取到的图像进行描述和识别。通过安装在视觉机器人手臂末端的执行器上的相机,建立图像坐标系和机器人坐标系间的关系。利用图像处理算法,对目标工件进行识别和定位,最后使机器人根据识别结果进行自主抓取。在整个过程中,对工件的识别和定位是非常关键的技术,直接影响到机器人抓取的准确性和精度,是后续工作的前提,具有非常重要的研究意义。
视觉抓取主要是通过改变机器人的坐标系来实现的。物体位置的变化主要是它位置的三维的变化。当机器人配备多个工作台时,选择用户坐标系可使操作更为简单。在实际应用中,我们通常需要将相机观察到的外界环境中物体的姿态从相机坐标系转换到机械臂的坐标系中,辅助机械臂规划一些后续动作(如抓取)。为了得到机器人坐标系和相机坐标系的转换矩阵,我们还需要对机器人进行手眼标定。
4库卡C2机器人
【常州长宣光电科技有限公司13656141984赵先生】的机器视觉实现KUKA机器人系统通常由机械部分,控制系统,人机操作界面组成。机器人本体通常有:四轴机器人、六轴机器人两种机械本体。控制系统:控制器、控制电机的伺服、用于外部的IO端子组成,这些部位集于在控制柜中。人机操作界面主要就是示教器。
机器人各部位名称为:底座、转盘、平衡配重、连杆臂、手臂和手。各轴旋转方向有“正”与“负”之分,即旋转方向是各不相同的。操作机器人需要通过示教器进行操作。对于移动机器人来说,为了能高效率地导航即从环境中穿行并到达目的地,就必须找到一种方法,使它能根据环境中已知的一些特征来判断出它自身的位置,这就是机器人的定位问题。机器人要想在未知环境中自主运动,一个基本问题就是确定自身在环境中的位置。无论是在什么样环境中,机器人都必须了解自身与周围环境的位置关系才能正确选择和做出决策。可见定位技术对智能移动机器人的实际应用是必不可少的。
5手眼标定
【常州长宣光电科技有限公司13656141984赵先生】的机器视觉手眼系统,就是人眼睛看到一个东西的时候要让手去抓取,就需要大脑知道眼睛和手的坐标关系。如果把大脑比作B,把眼睛比作A,把手比作C ,如果A和B的关系知道,B和C的关系知道,那么C和A的关系就知道了,也就是手和眼的坐标关系也就知道了。
相机知道的是像素坐标,机械手是空间坐标系,所以手眼标定就是得到像素坐标系和空间机械手坐标系的坐标转化关系。在实际控制中,相机检测到目标在图像中的像素位置后,通过标定好的坐标转换矩阵将相机的像素坐标变换到机械手的空间坐标系中,然后根据机械手坐标系计算出各个电机该如何运动,从而控制机械手到达指定位置。这个过程中涉及到了图像标定,图像处理,运动学正逆解,手眼标定等。
从摄像机标定我们可以得到目标在摄像机坐标系下的坐标变换关系,而对于一个机械臂抓取问题来说,我们还需要知道目标物体在机器人坐标系下的坐标,这就需要手眼标定,得到摄像机与工具手的变换关系。