CN109015651A - 一种基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人视觉系统技术领域，具体地说，涉及一种基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法。公开了一种一种基于示教器的视觉处理一体化系统，包括如下模块：CCD设置模块；机械手连接设置模块；应用类型设置模块；模板设置模块；手眼标定模块；执行模块。还公开了一种基于示教器的视觉处理一体化应用方法。本发明的一种基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法基于机器人平台的示教器进行操作，操作方便，可直接在界面上对机器人或机械手与工业相机的参数进行设置，方便实际应用，同时，该产品可以直接应用到不同型号的机器人或机械手、工业相机以及不同种类的工件，尤其适用于机器人教学平台或多功能工业机器人中。
Description
技术领域
本发明属于机器人视觉系统技术领域，具体地说，涉及一种基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法。
背景技术
传统机器视觉系统是一种基于PC的视觉系统，一般由PC+工业相机或嵌入式+智能相机两种方案，而PC+工业相机是由CCD、视觉控制器、光源控制器以及图像处理软件构成。其中，图像的采集功能由CCD相机完成，图像的处理则是由处理软件在PC机完成。而嵌入式+智能相机是将图像的采集、处理与通信功能高度集成，从而实现多功能、模块化、高可靠性的嵌入式机器视觉解决方案。
目前市面上普遍采用工业相机搭配工控机或者智能相机的方式来完成视觉应用。但工业相机搭配工控机的操作复杂，成本昂贵，体积较大，不易于安装与携带，同时后续维护难度大，检测操作也较为繁琐；而智能相机因其的高集成度的原因导致其灵活性也相对较差。
中国专利CN201610122709.8公开了一种一种机器视觉控制方法及机器人控制器与机器人控制系统，通过网络摄像头进行图像采集，通过嵌入式双核微处理器进行控制处理，将机器视觉和机器人控制器集成到同一控制器上，体积小功耗低便于移动，用户应用时只需要采购通用网络摄像头，无须另外采购专用机器视觉设备。但现有的机器人或机械手部分标配有固定在机械手上或外置的工业相机，若使用该专利技术，则导致机器人或机械手所配置的工业相机成了摆设，严重浪费了资源。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种能够直接应用到机器人或机械手所配置的工业相机的基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种基于示教器的视觉处理一体化系统，包括如下模块：
CCD设置模块，用于设置工业相机的相关参数，保障视觉检测的可行性；
机械手连接设置模块，用于按照对应的机械手选择对应的视觉处理功能；
应用类型设置模块，用于调节工业相机与机械手的同步度；
模板设置模块，用于按照工件种类配置对应的工作模板，步骤建立单一工件对应的机械手所处坐标系；
手眼标定模块，用于调节工业相机与机械手的坐标系，使工业相机与机械手统一完成视觉应用；
执行模块，通过写入机械手寄存器变量实现视觉应用。
具体的，所述CCD设置模块中的相关参数为工业相机的曝光度与增益度。
具体的，所述机械手连接设置模块中，预先将机械手对应的视觉处理功能进行储存，在实际运用时通过应用的机械手调取已储存的对应的是就处理功能。
具体的，所述应用类型设置模块中，按照工业相机与机器手的连接方式，调用不同同步度，所述同步度包括移动模式与固定模式。
具体的，所述手眼标定模块中，按照工件对应的坐标系，调节机械手所在的坐标系，使其与工件相对应，工业相机的坐标系随机械手所在的坐标系变动而变动。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案为：
一种基于示教器的视觉处理一体化应用方法，包括如下步骤：
CCD设置，用于设置工业相机的相关参数，保障视觉检测的可行性；
机械手连接设置，用于按照对应的机械手选择对应的视觉处理功能；
应用类型设置，用于调节工业相机与机械手的同步度；
模板设置，用于按照工件种类配置对应的工作模板，步骤建立单一工件对应的机械手所处坐标系；
手眼标定，用于调节工业相机与机械手的坐标系，使工业相机与机械手统一完成视觉应用；
执行，通过写入机械手寄存器变量实现视觉应用。
具体的，所述CCD设置步骤中的相关参数为工业相机的曝光度与增益度。
具体的，所述机械手连接设置步骤中，预先将机械手对应的视觉处理功能进行储存，在实际运用时通过应用的机械手调取已储存的对应的是就处理功能。
具体的，所述应用类型设置步骤中，按照工业相机与机器手的连接方式，调用不同同步度，所述同步度包括移动模式与固定模式。
具体的，所述手眼标定步骤中，按照工件对应的坐标系，调节机械手所在的坐标系，使其与工件相对应，工业相机的坐标系随机械手所在的坐标系变动而变动。
本发明的具有以下有益效果：基于机器人平台的示教器进行操作，操作方便，可直接在界面上对机器人或机械手与工业相机的参数进行设置，方便实际应用。此外成本低廉，可直接应用现有的工业相机，无需另外采用专用视觉工控机等设备，同时，该产品可以直接应用到不同型号的机器人或机械手、工业相机以及不同种类的工件，只需将数据预先录入示教器中，即可直接调用，尤其适用于机器人教学平台或多功能工业机器人中。
附图说明
图1为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的运行流程图。
图2为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的主界面示意图。
图3为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的CCD设置界面示意图。
图4为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的机械手连接设置界面示意图。
图5为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的应用类型设置界面示意图。
图6为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的模板设置界面示意图。
图7为本发明基于示教器的视觉处理一体化系统及其应用方法的手眼标定界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
本发明实施例的本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种基于示教器的视觉处理一体化系统如图1-2所示，包括如下模块：
CCD设置模块如图3所示，用于设置工业相机的相关参数，保障视觉检测的可行性；具体的，该模块中的所述相关参数为曝光度与增益度。该模块会将已经预置在示教器中的曝光和增益参数从系统文件中读取并显示在界面中，用户可设置曝光和增益参数，在一定区间内，曝光值越大图像信噪比越高，因而图像越清晰，调整完成后点击确定生效，相应系统文件也会同步进行更新。
机械手连接设置模块如图4所示，用于按照对应的机械手选择对应的视觉处理功能；具体的，该模块预先将机械手对应的视觉处理功能进行储存，在实际运用时通过应用的机械手调取已储存的对应的是就处理功能。该模块会将之前设置的与机械手应的制造商的相关数据从示教器的系统文件中读取，用户可对应选择匹配的制造商，进而对应挑选相对应的视觉处理功能用于视觉应用，选择完成后点击确定生效。
应用类型设置模块如图5所示，用于调节工业相机与机械手的同步度；具体的，该模块中，按照工业相机与机器手的连接方式，调用不同同步度，所述同步度包括移动模式与固定模式。该模块会将之前设置的应用类型从示教器中的系统文件中读取并显示在界面中，用户可设置应用类型，如果现场摄像头是装在机器本体上面的那么对应设置为移动模式，如果摄像头没有安装在机器人本体上，则对应设置为固定模式，选择完成后点击确定生效，相应系统文件也会更新。
模板设置模块如图6所示，用于按照工件种类配置对应的工作模板，步骤建立单一工件对应的机械手所处坐标系；进入模板设置模块之前要先将待抓取物体放置在工业相机的摄像头范围中，然后进入模板设置模块，进行图像采集，采集图像后，模板采集区便会显示当前所采集的图像，建议调整工件位置为正横放或正竖放，方便后续操作，可以多次采集图像直到对工件位置比较满意，用该图像进行模板创建，创建模板成功后依据工件所处的位置，确定操作该工件的机械手对应的坐标系。实际操作时，可以在调整到对应点位是，点击记录点位，之后可以点击运动到点来确定定位是否准确，确定定位准确后，点击返回返回主界面。
手眼标定模块如图7所示，用于调节工业相机与机械手的坐标系，使工业相机与机械手统一完成视觉应用；具体的，该模块中，按照工件对应的坐标系，调节机械手所在的坐标系，使其与工件相对应，工业相机的坐标系随机械手所在的坐标系变动而变动。该模块主要依据模板设置模块中所获取到的坐标系进行评判，进入该模块后，首先要放置标定板在工业相机范围内，如果是首次使用手眼标定，移动距离和偏移角度都是0，标定精度是0.000，其中移动距离代表标定时机器人横向和纵向移动的距离，偏移角度代表机械手旋转的角度。将移动距离和偏移角度输入对应数值并确定后即可设置成功并会更新示教器中的系统文件，如果之前设置过参数并手眼标定过，该模块会将这两个数值和标定精度从示教器系统中读取并显示在界面上。参数设置好后点击开始标定，机器人会在界面显示区域内自动移动9个点，等待标定完成会弹出一个显示标定精度的提示，看是否满足要求，如果不满足请重新标定，满足则完成手眼标定
执行模块，通过写入机械手寄存器变量实现视觉应用。按照上述模块中调节好的数据，直接输入到机械手的寄存器中，进而实现对应的视觉应用。
本发明对示教器视觉处理的实现方案进行改进，将视觉算法模块集成在示教器中，示教器负责图像的采集和处理以及和控制器的通讯。保证了整个系统通讯的稳定和简便性。示教器处理器基于4核处理器实现，处理能力强，实时性高，500万工业相机采集并处理后的图可实时显示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于示教器的视觉处理一体化系统，其特征在于，包括如下模块：
CCD设置模块，用于设置工业相机的相关参数，保障视觉检测的可行性；
机械手连接设置模块，用于按照对应的机械手选择对应的视觉处理功能；
应用类型设置模块，用于调节工业相机与机械手的同步度；
模板设置模块，用于按照工件种类配置对应的工作模板，步骤建立单一工件对应的机械手所处坐标系；
手眼标定模块，用于调节工业相机与机械手的坐标系，使工业相机与机械手统一完成视觉应用；
执行模块，通过写入机械手寄存器变量实现视觉应用。
2.根据权利要求1所述的视觉处理一体化系统，其特征在于：所述CCD设置模块中的相关参数为工业相机的曝光度与增益度。
3.根据权利要求1所述的视觉处理一体化系统，其特征在于：所述机械手连接设置模块中，预先将机械手对应的视觉处理功能进行储存，在实际运用时通过应用的机械手调取已储存的对应的是就处理功能。
4.根据权利要求1所述的视觉处理一体化系统，其特征在于：所述应用类型设置模块中，按照工业相机与机器手的连接方式，调用不同同步度，所述同步度包括移动模式与固定模式。
5.根据权利要求1所述的视觉处理一体化系统，其特征在于：所述手眼标定模块中，按照工件对应的坐标系，调节机械手所在的坐标系，使其与工件相对应，工业相机的坐标系随机械手所在的坐标系变动而变动。
6.一种基于示教器的视觉处理一体化应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
CCD设置，用于设置工业相机的相关参数，保障视觉检测的可行性；
机械手连接设置，用于按照对应的机械手选择对应的视觉处理功能；
应用类型设置，用于调节工业相机与机械手的同步度；
模板设置，用于按照工件种类配置对应的工作模板，步骤建立单一工件对应的机械手所处坐标系；
手眼标定，用于调节工业相机与机械手的坐标系，使工业相机与机械手统一完成视觉应用；
执行，通过写入机械手寄存器变量实现视觉应用。
7.根据权利要求6所述的视觉处理一体化应用方法，其特征在于：所述CCD设置步骤中的相关参数为工业相机的曝光度与增益度。
8.根据权利要求6所述的视觉处理一体化应用方法，其特征在于：所述机械手连接设置步骤中，预先将机械手对应的视觉处理功能进行储存，在实际运用时通过应用的机械手调取已储存的对应的是就处理功能。
9.根据权利要求6所述的视觉处理一体化应用方法，其特征在于：所述应用类型设置步骤中，按照工业相机与机器手的连接方式，调用不同同步度，所述同步度包括移动模式与固定模式。
10.根据权利要求6所述的视觉处理一体化应用方法，其特征在于：所述手眼标定步骤中，按照工件对应的坐标系，调节机械手所在的坐标系，使其与工件相对应，工业相机的坐标系随机械手所在的坐标系变动而变动。
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