CN104656564B - 一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统，包括待测试样、机器人执行机构、机器人控制中心、摄像头采集装置和图像控制装置，机器人执行机构包括驱动待测试样在二维空间内做直线运动的运动机构以及驱动运动机构动作的伺服驱动机构，摄像头采集装置包括图像采集模块和与图像采集模块连接的图像特征提取模块，图像特征提取模块同图像控制装置连接，图像特征提取模块将获取的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息传输给图像控制装置，并通过图像控制装置传输给机器人控制中心，机器人控制中心控制第一伺服驱动机构、第二伺服驱动机构分别驱动第一运动机构、第二运动机构。本发明结构简单，控制精度高，提高了系统的响应速度。

Description

一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统
技术领域
本发明涉及机器人视觉控制技术领域，尤其涉及一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统。
背景技术
随着现代社会的进步与发展，工程材料的种类日益丰富其应用领域也不断扩大。为了生产与科学研究中快捷、准确地测知材料的机械性能等参数，则对材料测试仪器的性能提出了更高的要求。应力应变测量是材料物理特性检测中最基本环节之一，通常采用专业的测量工具—引伸计，对试件施加载荷的同时进行横向、纵向变形的测量。其方法可分为两大类即接触式测量与非接触式测量。
基于视频技术的非接触式引伸计主要由摄像机、图像采集装置、计算机以及机器人动力系统等组成。视觉伺服是直接利用视觉传感器得到的系统的图像特征信息作为反馈，构造机器人的闭环伺服控制系统。它是以实现对机器人的控制为目的而进行图像的自动获取与分析，利用计算机视觉原理，通过快速图像处理模块，在相邻的采样周期内给出反馈信息。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统，结构简单，控制精度高，提高了系统的响应速度。
本发明提出的一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统，包括待测试样、机器人执行机构、机器人控制中心、摄像头采集装置和图像控制装置，机器人执行机构包括驱动待测试样在二维空间内做直线运动的运动机构以及驱动运动机构动作的伺服驱动机构，运动机构包括第一运动机构和第二运动机构，伺服驱动机构包括分别与第一运动机构对应设置的第一伺服驱动机构和与第二运动机构对应设置的第二伺服驱动机构；第一运动机构由第一伺服驱动机构驱动，第二运动机构由第二伺服驱动机构驱动，第一伺服驱动机构、第二伺服驱动机构均同机器人控制中心连接，机器人控制中心通过第一伺服驱动机构驱动第一运动机构带动待测试样沿预设方向运动，机器人控制中心通过第二伺服驱动机构驱动第二运动机构带动待测试样沿垂直预设方向运动；摄像头采集装置包括图像采集模块和与图像采集模块连接的图像特征提取模块，图像采集模块采集待测试样上的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息，并由图像特征提取模块提取待测试样上的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息，图像特征提取模块同图像控制装置连接，图像特征提取模块将获取的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息传输给图像控制装置，并通过图像控制装置传输给机器人控制中心，机器人控制中心与机器人执行机构通讯，并由机器人执行机构控制第一伺服驱动机构、第二伺服驱动机构分别驱动第一运动机构、第二运动机构使得待测试样上的当前图像位置A运行至期望图像位置B处。
优选地，图像控制装置通过通讯模块与机器人控制中心连接。
优选地，通讯模块采用RS-通讯线。
优选地，当前图像位置A信息采用信号笔标记在待测试样上，期望图像位置B信息通过激光标记在待测试样上。
优选地，图像控制装置同激光标记装置连接，激光标记装置射出的激光线照在待测试样上形成期望图像位置B，图像控制装置通过激光标记装置控制期望图像位置B在待测试样上的位置信息。
本发明提供的一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统，避免精确标定机器人执行机构、摄像头采集装置的位置的信息，通过当前图像位置A和期望图像位置B在待测试样的距离差，不必事先估计期望目标在实际空间中的位置，降低了控制系统复杂度，提高了系统响应速度，对摄像机模型的标定误差和机器人执行机构的标定误差有较好的抵抗性。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统，包括待测试样11、机器人执行机构2、机器人控制中心3、摄像头采集装置4和图像控制装置5，机器人执行机构2包括驱动待测试样11在二维空间内做直线运动的运动机构21以及驱动运动机构21动作的伺服驱动机构22，运动机构21包括第一运动机构211和第二运动机构212，伺服驱动机构22包括分别与第一运动机构211对应设置的第一伺服驱动机构221和与第二运动机构212对应设置的第二伺服驱动机构222；第一运动机构211由第一伺服驱动机构221驱动，第二运动机构212由第二伺服驱动机构222驱动，第一伺服驱动机构221、第二伺服驱动机构222均同机器人控制中心3连接，机器人控制中心3通过第一伺服驱动机构221驱动第一运动机构211带动待测试样11沿预设方向运动，机器人控制中心3通过第二伺服驱动机构222驱动第二运动机构212带动待测试样11沿垂直预设方向运动；摄像头采集装置4包括图像采集模块41和与图像采集模块41连接的图像特征提取模块42，图像采集模块41采集待测试样11上的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息，并由图像特征提取模块42提取待测试样11上的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息，图像特征提取模块42同图像控制装置5连接，图像特征提取模块42将获取的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息传输给图像控制装置5，并通过图像控制装置5传输给机器人控制中心3，机器人控制中心3与机器人执行机构2通讯，并由机器人执行机构2控制第一伺服驱动机构221、第二伺服驱动机构222分别驱动第一运动机构211、第二运动机构212使得待测试样11上的当前图像位置A运行至期望图像位置B处。
本发明中，图像控制装置5通过通讯模块6与机器人控制中心3连接，通讯模块6采用RS-232通讯线。
在具体实施例中，当前图像位置A信息采用信号笔标记在待测试样11上，期望图像位置B信息通过激光标记在待测试样11上。图像控制装置5同激光标记装置连接，激光标记装置射出的激光线照在待测试样11上形成期望图像位置B，图像控制装置5通过激光标记装置控制期望图像位置B在待测试样11上的位置信息。
本发明采用基于图像的控制方式，系统的误差信号为二维图像空间中机器人执行机构的期望图像位置B与其当前图像位置A的距离差，其中当前图像位置A是由图像采集模块41采集的图像经图像特征提取模块42处理获得，系统首先根据该距离差信号计算出控制量，再利用图像控制装置5将其转换到实际空间中，最后驱动机器人执行机构2至期望图像位置B，实现对目标的跟踪。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于图像的机器人视觉伺服控制系统，其特征在于，包括待测试样(11)、机器人执行机构(2)、机器人控制中心(3)、摄像头采集装置(4)和图像控制装置(5)，机器人执行机构(2)包括驱动待测试样(11)在二维空间内做直线运动的运动机构(21)以及驱动运动机构(21)动作的伺服驱动机构(22)，运动机构(21)包括第一运动机构(211)和第二运动机构(212)，伺服驱动机构(22)包括分别与第一运动机构(211)对应设置的第一伺服驱动机构(221)和与第二运动机构(212)对应设置的第二伺服驱动机构(222)；第一运动机构(211)由第一伺服驱动机构(221)驱动，第二运动机构(212)由第二伺服驱动机构(222)驱动，第一伺服驱动机构(221)、第二伺服驱动机构(222)均同机器人控制中心(3)连接，机器人控制中心(3)通过第一伺服驱动机构(221)驱动第一运动机构(211)带动待测试样(11)沿预设方向运动，机器人控制中心(3)通过第二伺服驱动机构(222)驱动第二运动机构(212)带动待测试样(11)沿垂直预设方向运动；摄像头采集装置(4)包括图像采集模块(41)和与图像采集模块(41)连接的图像特征提取模块(42)，图像采集模块(41)采集待测试样(11)上的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息，并由图像特征提取模块(42)提取待测试样(11)上的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息，图像特征提取模块(42)同图像控制装置(5)连接，图像特征提取模块(42)将获取的当前图像位置A信息和期望图像位置B信息传输给图像控制装置(5)，并通过图像控制装置(5)传输给机器人控制中心(3)，机器人控制中心(3)与机器人执行机构(2)通讯，并由机器人执行机构(2)控制第一伺服驱动机构(221)、第二伺服驱动机构(222)分别驱动第一运动机构(211)、第二运动机构(212)使得待测试样(11)上的当前图像位置A运行至期望图像位置B处；当前图像位置A信息采用信号笔标记在待测试样(11)上，期望图像位置B信息通过激光标记在待测试样(11)上；图像控制装置(5)同激光标记装置连接，激光标记装置射出的激光线照在待测试样(11)上形成期望图像位置B，图像控制装置(5)通过激光标记装置控制期望图像位置B在待测试样(11)上的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于图像的机器人视觉伺服控制系统，其特征在于，图像控制装置(5)通过通讯模块(6)与机器人控制中心(3)连接。
3.根据权利要求2所述的基于图像的机器人视觉伺服控制系统，其特征在于，通讯模块(6)采用RS-232通讯线。
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