配視覺系統的直角坐標機器人的應用實例
2008/10/14 0:00:00
一 直角坐標機器人的定義及主要特點
機器人按ISO 8373定義為：位置可以固定或移動，能夠實現自動控制、可重復編程、多功能多用處、末端操作器的位置要在3個或3個以上自由度內可編程的工業自動化設備。這里自由度就是指可運動或轉動的軸。直角坐標機器人是以直線運動軸為主，各個運動軸通常對應直角坐標系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大多數情況下直角坐標機器人的各個直線運動軸間的夾角為直角。
直角坐標機器人主要由一些直線運動單元，驅動電機，控制系統和末端操作器組成。針對不同的應用，可以方便快速組合成不同維數，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標機器人。從簡單的二維機器人到復雜的五維機器人就有上百種結構形式的成功應用案例。從食品生產到汽車裝配等各行各業的自動化生產線中，都有各式各樣的多臺直角坐標機器人和其它設備嚴格同步協調工作。可以說直角坐標機器人幾乎能勝任幾乎所有的工業自動化任務。下面是其主要特點：
1任意組合成各種結構樣式，帶載能力和尺寸的機器人，
2采用多根直線運動單元級連和齒輪齒條傳動，可以形成幾十米的超大行程機器人。
3采用多根直線運動單元平連及各帶多滑塊結構時其負載能力可增加到數噸。
4 其最大運行速度可達到每秒8米，加速度可達到每秒4米。
5 重復定位精度可達到0.05mm或0.01mm。
6 采用帶有RTCP功能的五軸或五軸以上數控系統能完成非常復雜軌跡的工作。
二 德國VC視覺系統簡介
機器視覺就是使機器有人眼和大腦的部分功能，自動做如形狀測量，印刷質量缺欠識別和產品外觀質量識別等工作。機器視覺系統通常用在全自動化、高效高可靠和非接觸地，大批量生產過程中的檢測識別工作。常見的視覺系統一般包括如下部分：光源，鏡頭，CCD攝相機，圖像采集卡，圖像處理軟件，監視器，通訊/輸入輸出單元等。也有許多智能攝相機自身已帶有鏡頭，CCD攝相機，高速CPU，存儲器，常用圖像處理軟件，通訊口和輸入輸出單元。CCD攝相機有彩色攝相機和黑白攝相機，本文僅介紹CCD黑白攝相機。
首先CCD攝相機將被攝取目標轉換成灰度圖像信號，該信號先被放大，再數字化為數字圖像。數字圖像以二維矩陣存儲起來，如Vision Components公司智能攝像機VC2038的每一幅數字圖像都是640*480的二維矩陣。該矩陣的每一個元素叫像素，它的數值通常是0~255。像素的數值0~255對應目標的最暗和最亮處。圖像處理軟件就是根據圖像中像素分布和亮度變化等信息抽取圖像中目標的特征，如：面積、長度、數量、位置等， 然后與所存的模板進行比較匹配，最后給出結果，如：尺寸、角度、偏移量、個數、合格/不合格、有/無等。
三 機器人數控系統
該機器人的控制系統采用德國運動技術公司（Movtec）的三軸運動控制卡DEC4DT和運動控制軟件Editasc。DEC4T運動控制卡是基于PC機，專用控制3臺步進電機和數字伺服電機的運動控制卡。EdiTasc不僅是MOVTEC公司各種控制卡配套的通用數控軟件，它也是一個高度開放的開發平臺，可以直接控制各種工業自動化設備，或方便的開發用戶專用頁面及控制系統。DEC4T自帶36路數字輸入輸出口，來作為限位開關，控制CCD智能相機和起動檢測儀器。
Editasc可采用Mtasc語言或G代碼編程，Mtasc語言為Editasc專用語言，具有如下一些特點：
l 任意定義各種長度、多種類型的變量和數組 ；
l 許多數學函數；
l 多種循環程序;
l 多種條件
l 允許有任意層擴展和嵌套；
l 調用子程序和調用其它語言的子程序；
l 極其方便的I/O口操作。
l 在程序的輸入和編輯過程中可以執行任意一行或幾行程序，可方便地驗證程序及數據的合理性。
四 幾個典型應用
1 產品標簽檢驗
在幾乎所有的現代化批量生產過程中，產品包裝盒上所印文字，符號，產品上的標簽等要是印刷的精美，要無缺陷和錯誤。但實際中會出現下面的問題，如部分字符漏印，部分字符不完整，不同字符間混亂，如5和6; 6和9印混了。字符位置不對，字符的字體不對或不一致等。要解決上面的問題就必須選一優秀的圖象處理系統，對這些文字和符號進行100%的可靠的檢驗，才能保證100%的合格率，達到真正的“零缺陷”。被檢驗識別的文字和符號可以由下面的方式產生：印刷，噴碼，熱轉印和激光雕刻等。這更增加了檢驗識別的難度。
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