機器視覺在廣州數控工業機器人上的應用

劉穎君　馮木易　廖駿森

摘 要：文章介紹了康耐視視覺傳感器應用在廣州數控工業機器人的物料分揀系統中。通過PLC將視覺傳感器與工業機器人連接起來，用于工件的分揀與搬運，通過實驗樣機的線路設計，程序編寫與調試探討了視覺傳感器的優越性及其在工業機器人生產過程中的應用。

關鍵詞：視覺傳感器；工業機器人；PLC

引言

視覺傳感是應用在生產裝置上的一種電子圖像技術。通過視覺傳感器把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單位，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，與工業機器人配合使用來進行尺寸、形狀、顏色等的判別與物料分揀，進而控制設備生產工作。

1 視覺傳感器

1.1 視覺傳感器的概念及工作原理

視覺傳感是應用在生產裝置上的一種電子圖像技術。通過視覺傳感器把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單位，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別。并根據判別結果進而控制設備生產工作。整個視覺傳感器主要有三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計像素的能力，圖像的清晰和細膩程度常用分辨率來衡量，以像素數量表示。無論距離目標數米或數厘米遠，傳感器都能“看到”細膩的目標圖像。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析。

1.2 視覺傳感器的優勢及其應用

視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設計師和工藝工程師將其集成入各類曾經依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗的應用。視覺傳感器的工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。本設計采用康耐視機器視覺，本視覺系統具備智能型視覺工具，使用In-sight Explorer軟件可以進行各類型的函數參數設計。此外，In-Sight系統，可與PLC、機械手網絡及PC設備接合。識別原理：利用物品形狀的不同，反射光源面積大小的不同，使得生成的圖像的象素灰度值的大小不同，從而進行物品的識別。本次項目，利用視覺系統識別的物件有三種，分別為方形、圓形及六邊形。具體的視覺程序步驟如下。

1.2.1打開工具欄菜單：圖案匹配FindPatterns ，雙擊FindPatterns。

1.2.2選中模板區域和搜尋區域。

1.2.3打開工具欄菜單：打開儲存固定區域Region，雙擊Region。

1.2.4選中模板區域。

1.2.5打開工具欄菜單：輸入Extracthistogram ，雙擊。

1.2.6選中外部區域，外部區域選擇Region，單擊選擇文本。

2 工業機器人

2.1 國內工業機器人的發展情況

我國工業機器人起步于70年代初期，工業機器人作為最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。事實上，中國的制造業正在迅速進入機器人時代。

2.2 廣州數控工業機器人在系統中的應用

本設計為視覺傳感器在工業機器人上的應用研究，利用可編程控制器、視覺傳感器與機器人結合分揀不同形狀物件。由視覺傳感器檢測不同形狀物件，經計算機分析圖像、辨別，輸出信號給可編程控制器，最后由工業機器人抓取物件、搬運，完成 “識別-抓取-搬運”的流程。工業機器人對視覺信號的采集與分揀程序包括材料抓取，跳轉判定及搬移工作，程序部分如下。

L01： 標簽一

MOVL P019， V060， Z0； 機器人原點P019

WAIT IN17==ON； PLC給信號觸發

MOVL P020， V060， Z0； 移動到抓取點

SET OUT18， ON； 吸盤吸

DEAY T000.5S； 延時0.5S

MOVL P019， V060， Z0； 返回P019

GOTO L05 IF IN19==ON； 跳轉標簽5

GOTO L04； 跳轉標簽4

L05： 標簽5

GOTO L03 IF IN18==ON 跳轉標簽3

GOTO L02； 跳轉標簽2

L02： 標簽2（圓形分揀）

MOVL P023， V060， Z0；

MOVL P024， V060， Z0；

SET OUT18， OFF； 吸盤放

MOVL P023， V060， Z0；

GOTO L01； 回原點

分揀任務分三步走，圓形，方形，六邊形材料分揀。在機器人分揀動作啟動之前，它處于一直掃描中，當有材料過來，機器人從原點移動到材料上方點P020，吸盤打開吸取材料，延時0.5S。當IN19不置ON時，程序直接跳轉到標簽4，也就是六邊形分揀的路線。同理其它形狀分揀。跳轉判定完成后，就從原點對材料進行搬移工作，把材料放到指定點，機器人再回到原點，等待下一次的抓取。通過系統調試，能達到準確的分揀不同形狀的工件。

3 結束語

視覺傳感器與工業機器人都隨著科技的進步在不斷地發展與完善。而由于視覺傳感的介入，工業自動化將朝著更智能、更快速的方向發展。總而言之，機器視覺的未來是非常樂觀，也是充滿信心的。

參考文獻

[1]孫寶元，楊寶清.傳感器及其應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2]賈云得.機器視覺[M].北京：科技出版社，2000.

作者簡介：劉穎君（1983-），女，湖北黃岡，現就職于華南理工大學廣州學院，研究方向：機電一體化。

馮木易（1978-），男，湖北天門，現就職于浙江欣亞電器有限公司，電氣工程師。

廖駿森，華南理工大學廣州學院機械工程學院，機械電子工程，學生。

摘 要：文章介紹了康耐視視覺傳感器應用在廣州數控工業機器人的物料分揀系統中。通過PLC將視覺傳感器與工業機器人連接起來，用于工件的分揀與搬運，通過實驗樣機的線路設計，程序編寫與調試探討了視覺傳感器的優越性及其在工業機器人生產過程中的應用。

關鍵詞：視覺傳感器；工業機器人；PLC

引言

視覺傳感是應用在生產裝置上的一種電子圖像技術。通過視覺傳感器把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單位，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，與工業機器人配合使用來進行尺寸、形狀、顏色等的判別與物料分揀，進而控制設備生產工作。

1 視覺傳感器

1.1 視覺傳感器的概念及工作原理

視覺傳感是應用在生產裝置上的一種電子圖像技術。通過視覺傳感器把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單位，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別。并根據判別結果進而控制設備生產工作。整個視覺傳感器主要有三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計像素的能力，圖像的清晰和細膩程度常用分辨率來衡量，以像素數量表示。無論距離目標數米或數厘米遠，傳感器都能“看到”細膩的目標圖像。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析。

1.2 視覺傳感器的優勢及其應用

視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設計師和工藝工程師將其集成入各類曾經依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗的應用。視覺傳感器的工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。本設計采用康耐視機器視覺，本視覺系統具備智能型視覺工具，使用In-sight Explorer軟件可以進行各類型的函數參數設計。此外，In-Sight系統，可與PLC、機械手網絡及PC設備接合。識別原理：利用物品形狀的不同，反射光源面積大小的不同，使得生成的圖像的象素灰度值的大小不同，從而進行物品的識別。本次項目，利用視覺系統識別的物件有三種，分別為方形、圓形及六邊形。具體的視覺程序步驟如下。

1.2.1打開工具欄菜單：圖案匹配FindPatterns ，雙擊FindPatterns。

1.2.2選中模板區域和搜尋區域。

1.2.3打開工具欄菜單：打開儲存固定區域Region，雙擊Region。

1.2.4選中模板區域。

1.2.5打開工具欄菜單：輸入Extracthistogram ，雙擊。

1.2.6選中外部區域，外部區域選擇Region，單擊選擇文本。

2 工業機器人

2.1 國內工業機器人的發展情況

我國工業機器人起步于70年代初期，工業機器人作為最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。事實上，中國的制造業正在迅速進入機器人時代。

2.2 廣州數控工業機器人在系統中的應用

本設計為視覺傳感器在工業機器人上的應用研究，利用可編程控制器、視覺傳感器與機器人結合分揀不同形狀物件。由視覺傳感器檢測不同形狀物件，經計算機分析圖像、辨別，輸出信號給可編程控制器，最后由工業機器人抓取物件、搬運，完成 “識別-抓取-搬運”的流程。工業機器人對視覺信號的采集與分揀程序包括材料抓取，跳轉判定及搬移工作，程序部分如下。

L01： 標簽一

MOVL P019， V060， Z0； 機器人原點P019

WAIT IN17==ON； PLC給信號觸發

MOVL P020， V060， Z0； 移動到抓取點

SET OUT18， ON； 吸盤吸

DEAY T000.5S； 延時0.5S

MOVL P019， V060， Z0； 返回P019

GOTO L05 IF IN19==ON； 跳轉標簽5

GOTO L04； 跳轉標簽4

L05： 標簽5

GOTO L03 IF IN18==ON 跳轉標簽3

GOTO L02； 跳轉標簽2

L02： 標簽2（圓形分揀）

MOVL P023， V060， Z0；

MOVL P024， V060， Z0；

SET OUT18， OFF； 吸盤放

MOVL P023， V060， Z0；

GOTO L01； 回原點

分揀任務分三步走，圓形，方形，六邊形材料分揀。在機器人分揀動作啟動之前，它處于一直掃描中，當有材料過來，機器人從原點移動到材料上方點P020，吸盤打開吸取材料，延時0.5S。當IN19不置ON時，程序直接跳轉到標簽4，也就是六邊形分揀的路線。同理其它形狀分揀。跳轉判定完成后，就從原點對材料進行搬移工作，把材料放到指定點，機器人再回到原點，等待下一次的抓取。通過系統調試，能達到準確的分揀不同形狀的工件。

3 結束語

視覺傳感器與工業機器人都隨著科技的進步在不斷地發展與完善。而由于視覺傳感的介入，工業自動化將朝著更智能、更快速的方向發展。總而言之，機器視覺的未來是非常樂觀，也是充滿信心的。

參考文獻

[1]孫寶元，楊寶清.傳感器及其應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2]賈云得.機器視覺[M].北京：科技出版社，2000.

作者簡介：劉穎君（1983-），女，湖北黃岡，現就職于華南理工大學廣州學院，研究方向：機電一體化。

馮木易（1978-），男，湖北天門，現就職于浙江欣亞電器有限公司，電氣工程師。

廖駿森，華南理工大學廣州學院機械工程學院，機械電子工程，學生。

摘 要：文章介紹了康耐視視覺傳感器應用在廣州數控工業機器人的物料分揀系統中。通過PLC將視覺傳感器與工業機器人連接起來，用于工件的分揀與搬運，通過實驗樣機的線路設計，程序編寫與調試探討了視覺傳感器的優越性及其在工業機器人生產過程中的應用。

關鍵詞：視覺傳感器；工業機器人；PLC

引言

視覺傳感是應用在生產裝置上的一種電子圖像技術。通過視覺傳感器把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單位，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，與工業機器人配合使用來進行尺寸、形狀、顏色等的判別與物料分揀，進而控制設備生產工作。

1 視覺傳感器

1.1 視覺傳感器的概念及工作原理

視覺傳感是應用在生產裝置上的一種電子圖像技術。通過視覺傳感器把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單位，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別。并根據判別結果進而控制設備生產工作。整個視覺傳感器主要有三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計像素的能力，圖像的清晰和細膩程度常用分辨率來衡量，以像素數量表示。無論距離目標數米或數厘米遠，傳感器都能“看到”細膩的目標圖像。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析。

1.2 視覺傳感器的優勢及其應用

視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設計師和工藝工程師將其集成入各類曾經依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗的應用。視覺傳感器的工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。本設計采用康耐視機器視覺，本視覺系統具備智能型視覺工具，使用In-sight Explorer軟件可以進行各類型的函數參數設計。此外，In-Sight系統，可與PLC、機械手網絡及PC設備接合。識別原理：利用物品形狀的不同，反射光源面積大小的不同，使得生成的圖像的象素灰度值的大小不同，從而進行物品的識別。本次項目，利用視覺系統識別的物件有三種，分別為方形、圓形及六邊形。具體的視覺程序步驟如下。

1.2.1打開工具欄菜單：圖案匹配FindPatterns ，雙擊FindPatterns。

1.2.2選中模板區域和搜尋區域。

1.2.3打開工具欄菜單：打開儲存固定區域Region，雙擊Region。

1.2.4選中模板區域。

1.2.5打開工具欄菜單：輸入Extracthistogram ，雙擊。

1.2.6選中外部區域，外部區域選擇Region，單擊選擇文本。

2 工業機器人

2.1 國內工業機器人的發展情況

我國工業機器人起步于70年代初期，工業機器人作為最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。事實上，中國的制造業正在迅速進入機器人時代。

2.2 廣州數控工業機器人在系統中的應用

本設計為視覺傳感器在工業機器人上的應用研究，利用可編程控制器、視覺傳感器與機器人結合分揀不同形狀物件。由視覺傳感器檢測不同形狀物件，經計算機分析圖像、辨別，輸出信號給可編程控制器，最后由工業機器人抓取物件、搬運，完成 “識別-抓取-搬運”的流程。工業機器人對視覺信號的采集與分揀程序包括材料抓取，跳轉判定及搬移工作，程序部分如下。

L01： 標簽一

MOVL P019， V060， Z0； 機器人原點P019

WAIT IN17==ON； PLC給信號觸發

MOVL P020， V060， Z0； 移動到抓取點

SET OUT18， ON； 吸盤吸

DEAY T000.5S； 延時0.5S

MOVL P019， V060， Z0； 返回P019

GOTO L05 IF IN19==ON； 跳轉標簽5

GOTO L04； 跳轉標簽4

L05： 標簽5

GOTO L03 IF IN18==ON 跳轉標簽3

GOTO L02； 跳轉標簽2

L02： 標簽2（圓形分揀）

MOVL P023， V060， Z0；

MOVL P024， V060， Z0；

SET OUT18， OFF； 吸盤放

MOVL P023， V060， Z0；

GOTO L01； 回原點

分揀任務分三步走，圓形，方形，六邊形材料分揀。在機器人分揀動作啟動之前，它處于一直掃描中，當有材料過來，機器人從原點移動到材料上方點P020，吸盤打開吸取材料，延時0.5S。當IN19不置ON時，程序直接跳轉到標簽4，也就是六邊形分揀的路線。同理其它形狀分揀。跳轉判定完成后，就從原點對材料進行搬移工作，把材料放到指定點，機器人再回到原點，等待下一次的抓取。通過系統調試，能達到準確的分揀不同形狀的工件。

3 結束語

視覺傳感器與工業機器人都隨著科技的進步在不斷地發展與完善。而由于視覺傳感的介入，工業自動化將朝著更智能、更快速的方向發展。總而言之，機器視覺的未來是非常樂觀，也是充滿信心的。

參考文獻

[1]孫寶元，楊寶清.傳感器及其應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2]賈云得.機器視覺[M].北京：科技出版社，2000.

作者簡介：劉穎君（1983-），女，湖北黃岡，現就職于華南理工大學廣州學院，研究方向：機電一體化。

馮木易（1978-），男，湖北天門，現就職于浙江欣亞電器有限公司，電氣工程師。

廖駿森，華南理工大學廣州學院機械工程學院，機械電子工程，學生。