CN104108579A - 一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，将工件放置于拍摄区域中并静止不动，视觉系统将拍摄区域中的工件的位置信息拍摄并记录，直线传送带将工件从上游方向往下游方向进行直线传输并于一段距离后停止，脉冲编码器检测出直线传送带进行移动后所产生的直线距离数据，并将数据传输给机器人，机器人对数据进行分析并计算出所需要的工作轨迹的补偿量，实现准确定位，最后机器人将对工件实施动作；通过本发明的使用，实现了远端视觉定位用于近端工作轨迹补偿；较动态线形跟踪技术补偿精度高并且传送带的速度可以更快。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人自动化的技术领域，尤其涉及一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法。
背景技术
一般机器人视觉系统是在CCD相机对工件进行拍照获取位置信息之后，在同一位置机器人进行轨迹补偿，即视觉拍照获得的位置补偿数据只对工件当前位置有效，那么就要求机器人执行工作轨迹时必须保持在拍照位置不能改变。这样的机器人视觉技术的局限性在于首先在同一个位置必须严格按照先拍照后工作的顺序进行，有时当机器人安装位置附近有多个相机时，机器人往往不能进行有效的规避以给视觉腾出空间，而不能使得系统可行。即便勉强能够安装下，也可能存在以下限制：一是机器人也不得不在离开工件较远的位置进行视觉拍照以给视觉腾出空间，而这段距离的运动只能在拍照之后才能执行，造成时间上的较多的损失；二是为了避免视觉系统与机器人轨迹干涉，不得不将视觉系统安装于机器人工作轨迹之上，距离的加大意味着理论精度的降低。为了解决视觉拍照和机器人工作区域的分离，目前一些先进公司开发了称为“视觉线性跟踪”的技术，可以实现在对传送带运动的工件连续抓取，而相机在远离工作区域的位置拍摄。但它的局限性在于：(1)由于拍照和机器人工作时工件都处于运动状态，因此补偿量受到传送带直线度动态精度影响，其补偿精度不是很高；(2)由于补偿量受到传送带直线度动态精度影响，因此线性跟踪技术中传送带速度不能开得非常快，否则由于信号滞后、跟踪滞后等因素将随着传送带速度上升而使得动态误差大大增加；(3)线性跟踪技术是一些先进公司的标准化的打包技术，其中的硬件例如CCD相机、脉冲编码器、控制软件等都是指定的型号，甚至有些是唯一的型号，设备刚性大。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，以解决上述时间损失较多，补偿精度不高，传送带的速度不能过快的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，包括定位装置系统和定位方法，
所述定位装置系统包括：视觉系统，脉冲编码器，机器人和直线传送带，所述直线传送带上具有拍摄区域和工作区域，其中，
所述定位方法为：将工件放置于所述拍摄区域中并静止不动，所述视觉系统将所述拍摄区域中的所述工件的位置信息拍摄并记录，所述直线传送带将所述工件从上游方向往下游方向进行直线传输并于一段距离后停止，所述脉冲编码器检测出所述直线传送带进行移动后所产生的直线距离数据，并将数据传输给所述机器人，所述机器人对数据进行分析并计算出所需要的工作轨迹的补偿量，实现准确定位，最后所述机器人将对所述工件实施动作。
上述一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其中，所述视觉系统和所述机器人分别位于所述直线传送带的两端，不会产生相互冲突和干涉。
上述一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其中，所述视觉系统位于所述拍摄区域的正前方。
上述一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其中，所述机器人位于所述工作区域的正前方。
上述一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其中，所述机器人和所述视觉系统位于所述直线传送带的同一侧，所述脉冲编码器位于所述直线传送带的另一侧。
上述一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其中，所述脉冲编码器位于所述拍摄区域和所述工作区域之间的中间位置。
上述一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其中，所述机器人与所述脉冲编码器之间通过局域网连接，所述视觉系统与所述机器人之间通过局域网连接。
本发明由于采用了上述技术，产生的积极效果是：
(1)通过本发明的使用，视觉系统拍照和机器人工作区域的分开，解决两个区域重合时产生相互冲突和干涉，实现了远端视觉定位用于近端工作轨迹补偿；
(2)通过本发明的使用，工件位于静止位置视觉定位和工作，传送带只有静态误差带入最终补偿轨迹，较动态线形跟踪技术补偿精度高；
(3)通过本发明的使用，工件位于静止位置视觉定位和工作，中间过程的速度不影响计算结果，较动态线性跟踪技术传送带的速度可以更快。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法的布局结构示意图；
图2为本发明的一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法实施例一中视觉系统与编码器安装于同一台机器人时的控制原理图；
图3为本发明的一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法实施例一中视觉系统与编码器安装于同一台机器人时的实施流程图；
图4为本发明的一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法实施例二中视觉系统与编码器安装于两台不同机器人时的控制原理图；
图5为本发明的一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法实施例二中视觉系统与编码器安装于两台不同机器人时的实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例一：
请结合图1所示，本发明的一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，包括定位装置系统和定位方法，
定位装置系统包括：视觉系统3，脉冲编码器6，机器人1和直线传送带2，直线传送带2上具有拍摄区域5和工作区域7，其特征在于，
定位方法为：将工件4放置于拍摄区域5中并静止不动，视觉系统3将拍摄区域5中的工件4的位置信息拍摄并记录，直线传送带2将工件4从上游方向A往下游方向B进行直线传输并于一段距离后停止，脉冲编码器6检测出直线传送带2进行移动后所产生的直线距离数据，并将数据传输给机器人1，机器人1对数据进行分析并计算出所需要的工作轨迹的补偿量，实现准确定位，最后机器人1将对工件4实施动作。
本发明在上述基础上还具有以下实施方式，请继续参见图1所示：
本发明的进一步实施例中，视觉系统3和机器人1分别位于直线传送带2的两端，不会产生相互冲突和干涉。
本发明的进一步实施例中，视觉系统3位于拍摄区域5的正前方。
本发明的进一步实施例中，机器人1位于工作区域7的正前方。
本发明的进一步实施例中，机器人1和视觉系统3位于直线传送带2的同一侧，脉冲编码器6位于直线传送带2的另一侧。
本发明的进一步实施例中，脉冲编码器6位于拍摄区域5和工作区域7之间的中间位置。
本发明的进一步实施例中，机器人1与脉冲编码器6之间通过局域网连接，视觉系统3与机器人1之间通过局域网连接。
具体实施步骤为：将工件4放置于直线传送带2上的拍摄区域5中并保持静止不动，接着视觉系统3将放置在拍摄区域5中的工件4的位置信息拍摄下来并进行记录并传输给机器人1，工作台的运动系统启动并带动直线传送带2将工件4从上游方向A往下游方向B进行直线传输并于经过一段距离后停止，这时脉冲编码器6将会检测出直线传送带2这段时间内进行移动后所产生的直线距离数据，脉冲编码器6将数据记录下来并传输给机器人1，机器人1将从视觉系统3和脉冲编码器6所传输来的数据进行对比分析并计算出所需要的工作轨迹的补偿量，实现准确定位，最后机器人1将对工件4实施动作。
实施例二：
在本实施例中，脉冲编码器和视觉系统都设置在同一机器人身上，请结合图2和图3所示，
当视觉系统与编码器安装于同一台机器人时，PLC通过与机器人1信号交互实现对机器人1工作的控制，同时直接驱动直线传送带2运动；脉冲编码器6获得直线传送带2的位置信息，并连同视觉系统3的信息都送入机器人1，机器人1独立完成远端拍摄和近端工作轨迹补偿的功能。
具体实施步骤为：本实施例中的具体布局结构与实施例一相同，只是将脉冲编码器和视觉系统都设置在同一机器人身上，因此只做重要点叙述，当视觉系统3与脉冲编码器6安装于同一台机器人(即机器人1)时，机器人1等待工件4进入视觉拍照区域5后，视觉系统3进行拍照获取拍照数据，然后等待工件4进入工作区域7，根据两个位置脉冲编码器6的位置信息计算出工作轨迹的补偿量，并执行补偿后的工作轨迹。
实施例三：
在本实施例中，脉冲编码器和视觉系统设置在两台不同的机器人身上，请结合图4和图5所示，
当视觉系统与编码器安装于两台不同机器人时，PLC通过与机器人1和机器人2信号交互实现他们的控制，同时直接驱动直线传送带3运动；脉冲编码器6获得直线传送带2的位置信息送入机器人1，而视觉系统3所获得的信息送入机器人2；机器人2将视觉系统3得到的数据信息通过机器人之间的局域通信网送给机器人1；机器人1根据自己获得的直线传送带2的位置信息和从机器人2获取的视觉信息，实现远端拍摄和近端工作轨迹补偿的功能。
具体实施步骤为：本实施例中的具体布局结构与实施例一或实施例二相同，只是将脉冲编码器和视觉系统设置在两台不同的机器人身上，兹不赘述，因此只做重要点叙述，当视觉系统3与脉冲编码器6安装于不同一台机器人(即机器人1和机器人2)时，机器人2等待工件4进入视觉拍摄区域5后，进行拍照获取视觉数据，然后将视觉数据传送给机器人1后，机器人2进行别的工作；机器人1在待抓取接近点，等待机器人2送来的视觉数据；完成数据接收以后，机器人1通过脉冲编码器6的位置信息计算出工作轨迹的补偿量，并执行补偿后的工作轨迹。
综上所述，通过本发明的使用，视觉系统拍照和机器人工作区域的分开，解决两个区域重合时产生相互冲突和干涉，实现了远端视觉定位用于近端工作轨迹补偿；工件位于静止位置视觉定位和工作，传送带只有静态误差带入最终补偿轨迹，较动态线形跟踪技术补偿精度高；工件位于静止位置视觉定位和工作，中间过程的速度不影响计算结果，较动态线性跟踪技术传送带的速度可以更快。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，包括定位装置系统和定位方法，
所述定位装置系统包括：视觉系统(3)，脉冲编码器(6)，机器人(1)和直线传送带(2)，所述直线传送带(2)上具有拍摄区域(5)和工作区域(7)，其特征在于，
所述定位方法为：将工件(4)放置于所述拍摄区域(5)中并静止不动，所述视觉系统(3)将所述拍摄区域(5)中的所述工件(4)的位置信息拍摄并记录，所述直线传送带(2)将所述工件(4)从上游方向(A)往下游方向(B)进行直线传输并于一段距离后停止，所述脉冲编码器(6)检测出所述直线传送带(2)进行移动后所产生的直线距离数据，并将数据传输给所述机器人(1)，所述机器人(1)对数据进行分析并计算出所需要的工作轨迹的补偿量，实现准确定位，最后所述机器人(1)将对所述工件(4)实施动作。
2.根据权利要求1所述的使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其特征在于，所述视觉系统(3)和所述机器人(1)分别位于所述直线传送带(2)的两端，不会产生相互冲突和干涉。
3.根据权利要求1所述的使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其特征在于，所述视觉系统(3)位于所述拍摄区域(5)的正前方。
4.根据权利要求1所述的使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其特征在于，所述机器人(1)位于所述工作区域(7)的正前方。
5.根据权利要求1所述的使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其特征在于，所述机器人(1)和所述视觉系统(3)位于所述直线传送带(2)的同一侧，所述脉冲编码器(6)位于所述直线传送带(2)的另一侧。
6.根据权利要求1所述的使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其特征在于，所述脉冲编码器(6)位于所述拍摄区域(5)和所述工作区域(7)之间的中间位置。
7.根据权利要求1所述的使用视觉系统对直线传送带上工件定位的装置和方法，其特征在于，所述机器人(1)与所述脉冲编码器(6)之间通过局域网连接，所述视觉系统(3)与所述机器人(1)之间通过局域网连接。
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