CN205403706U - 一种基于视觉的机器人位置补偿系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种基于视觉的机器人位置补偿系统，包括视觉模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述视觉模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连。本实用新型相对于现有技术有以下有益效果：(1)本实用新型的视觉模块可进行自动校正，简化示教过程，操作方便；(2)本实用新型的视觉模块可以在一个循环中对多个工件进行位置补偿，提高工作效率；(3)本实用新型的视觉模块可以通过多次拍照来进行位置补偿，在工件较大，并且相机视野范围不够时，也可以进行精确的位置补偿。

Description

一种基于视觉的机器人位置补偿系统

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种基于视觉的机器人位置补偿系统。

背景技术

随着一些元器件向微型化、高精度化方向发展，对生产工艺也提出了越来越高的要求，需要对作业位置精度进行精确的控制。但传统的生产工艺需要靠夹具对工件进行精确固定，生产成本较高、加工精度较低。目前工业机器人系统多数是开环控制，作业轨迹是固定的，这就对工装夹具的精度和产品摆放位置要求很高，只要在安装摆放产品时出现一点偏差就可能会造成产品质量问题，当产品高度出现变化时还可能损坏工具或产品，开环系统控制精度低、稳定性差，严重影响产品质量，增加生产成本。

只有少数工业机器人加入了视觉系统，通过视觉系统对平面坐标的位置偏移进行补偿，但是这些系统示教过程复杂，工作效率低，灵活性不强，无法满足高效的生产要求。

发明内容

本实用新型提供一种基于视觉的机器人位置补偿系统，该系统通过串口与工业机器人相连接，对工业机器人在点胶、锡焊、锁螺丝的过程中出现的工件位置偏移进行补正，主要应用于3C、家电、汽车电子、电声等行业。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于视觉的机器人位置补偿系统，包括视觉模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述视觉模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连。

所述视觉模块，用于工件实时位置图像的采集，并对图像进行处理计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量，并将该结果传送给控制模块；所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收视觉模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行位置补偿；所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；所述人机交互单元，用于人机信息交互；所述存储单元，用于存储视觉模块和控制模块处理后的数据。

优选地，所述视觉模块包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元和图像处理单元相连。

优选地，所述图像采集单元包括工业相机和光源。

优选地，所述图像处理单元包括图像采集卡和图像处理器；所述图像采集卡，用于将工业相机采集到的模拟图像转化为数字图像，并传送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收到的数字图像进行计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。

优选地，所述图像处理器为DSP芯片。

优选地，所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。

优选地，所述通信模块包括USB接口和RS232串口。

优选地，所述人机交互单元采用液晶显示屏。

优选地，所述存储单元采用SD卡。

本实用新型相对于现有技术有以下有益效果：

(1)本实用新型的视觉模块可进行自动校正，简化示教过程，操作方便。

(2)本实用新型的视觉模块可以在一个循环中对多个工件进行位置补偿，提高工作效率。

(3)本实用新型的视觉模块可以通过多次拍照来进行位置补偿，在工件较大，并且相机视野范围不够时，也可以进行精确的位置补偿。

附图说明

图1为本实用新型的模块示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的描述。

一种基于视觉的机器人位置补偿系统，包括视觉模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述视觉模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；所述视觉模块，用于工件实时位置图像的采集，并对图像进行处理计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量，并将该结果传送给控制模块；所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收视觉模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行位置补偿；所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；所述人机交互单元，用于人机信息交互；(通信模块和人机交互单元的功能有些重叠，通信模块的USB接口接鼠标，其实也适用于人机交互)所述存储单元，用于存储视觉模块和控制模块处理后的数据。

所述视觉模块包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元和图像处理单元相连。所述图像采集单元包括工业相机和光源。所述图像处理单元包括图像采集卡和图像处理器；所述图像采集卡，用于将工业相机采集到的模拟图像转化为数字图像，并传送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收到的数字图像进行计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。

所述图像处理器为DSP芯片。

所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。

所述通信模块包括USB接口和RS232串口。

所述人机交互单元采用液晶显示屏。

所述存储单元采用SD卡。

本实用新型的视觉模块的工业相机采集了工件实时位置的图像后，图像处理器，也就是DSP芯片通过模板匹配、轮廓提取、坐标计算，并进行图像校正，建立图像坐标与机器人坐标的关系，从而计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。控制模块采用嵌入式ARM9芯片，负责逻辑运算，管理和协调各模块单元的运行，并集合视觉模块得到的平面偏移量、旋转量，控制机器人进行三维位置补偿。通信模块主要包括USB接口、RS232串口，USB接口用于连接鼠标，RS232串口用于与机器人通信。人机交互单元采用液晶显示屏；存储单元采用SD卡，用于存储处理后的数据。

系统工作之前首先进行示教，主要是对视觉模块示教。本系统的示教只需要对基准工件进行一次示教，然后根据工件的排列方式编辑矩阵，就可以完成对所有工件的示教。

视觉模块示教，先进行图像的校正，以建立图像坐标与机器人物理坐标的关系，由相机对基准工件进行拍照，在采集得到的图像中选择参考点，并设置机器人移动间隔d，控制模块驱动机器人以参考点为中心进行平移移动，每次移动距离为d，共8个点，记录移动后每个点的物理坐标，同时视觉模块实时记录每次移动后参考点在图像中的位置，通过这些点计算出图像坐标与机器人物理坐标的关系。

下一步进行搜索设定，视觉模块对基准工件进行拍照采集，并选取工件上唯一标志(MARK点)作为图像模板同时记录其基准的位置信息。

视觉模块依次对工件进行拍照，并将工件实时MARK点与基准模板MARK点比较，计算出实时工件相对于基准工件的平面位置偏移量并进行保存，然后，再由控制系统对机器人操作轨迹进行平面位置补偿。从而达到对工件平面偏移及旋转的补偿的目的。

Claims (9)

1.一种基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：包括视觉模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述视觉模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；

所述视觉模块，用于工件实时位置图像的采集，并对图像进行处理计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量，并将该结果传送给控制模块；

所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收视觉模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行位置补偿；

所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；

所述人机交互单元，用于人机信息交互；

所述存储单元，用于存储视觉模块和控制模块处理后的数据。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述视觉模块包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元和图像处理单元相连。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述图像采集单元包括工业相机和光源。

4.根据权利要求2所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述图像处理单元包括图像采集卡和图像处理器；

所述图像采集卡，用于将工业相机采集到的模拟图像转化为数字图像，并传送给图像处理器；

所述图像处理器，用于对接收到的数字图像进行计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述图像处理器为DSP芯片。

6.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。

7.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述通信模块包括USB接口和RS232串口。

8.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述人机交互单元采用液晶显示屏。

9.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人位置补偿系统，其特征在于：所述存储单元采用SD卡。