視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用

柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學院 劉裕舸

本文首先簡單介紹了視覺識別機器人分揀系統(tǒng)，然后闡述了視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中的具體設(shè)計，包括其組成部分以及排序過程，最后著重探討了視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中的實際應(yīng)用，如：相機校準、工件定位、運動控制、圖像匹配等，以此提升分揀效率。

隨著我國信息技術(shù)的發(fā)展，在分揀系統(tǒng)中逐漸應(yīng)用視覺識別機器人，提高了分揀精度；同時，視覺識別系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，在工業(yè)生產(chǎn)過程中能夠得到廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)具有較強的靈活性，可有效協(xié)助生產(chǎn)作業(yè)，將其應(yīng)用在工件識別等工作中，促使視覺識別機器人達到較高的識別效果。

1 視覺識別機器人分揀系統(tǒng)

目前，在分揀系統(tǒng)中經(jīng)常采用視覺識別機器人進行分揀工作，通過該系統(tǒng)能夠識別物體的具體位置，并可以針對物體的類型進行精準的分類。該系統(tǒng)由標定模塊、制作模塊、觸發(fā)模塊、采集模塊等各模塊組合而成，因而其具有較多的功能。該項技術(shù)通常應(yīng)用在食品、藥品等分揀工作中，利用分揀系統(tǒng)中的視覺識別機器人可將特定物品放置到指定的位置，其定位精準率在98%左右。另外，該系統(tǒng)還經(jīng)常應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，其具有良好的圖像處理功能，通過視覺識別機器人能夠快速的抓取物品并進行精確的分類；該系統(tǒng)通過自動測量物體的點位和獲取物體旋轉(zhuǎn)的角度來記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。

2 視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中的具體設(shè)計

2.1 組成部分

本設(shè)計在機器人的選擇上，選用RH6機器人模型進行分析，該機器人包含不同的性能，能夠?qū)⒎謷到y(tǒng)進行準確的劃分，如機械抓取、相機平臺等。在分揀系統(tǒng)的相關(guān)平臺中，還可設(shè)置排序槽來有效增強識別的準確度，當工件進行精確定位后，可以將其傳輸?shù)街付ǖ呐判虿壑小Ａ硗猓驹O(shè)計采用攝像機設(shè)備，以便展示出清晰的視覺圖像。在相機的選擇上，應(yīng)當選單眼類相機，其可有效識別工業(yè)金屬物件，收集物件的相關(guān)信息。同時，還需選擇質(zhì)量較好的相機，通常選用LED光源，有助于相機快速成像。此外，在該分揀系統(tǒng)中，包含可視化軟件、PC等，此類設(shè)備可將信息進行合理的排序，便于對相關(guān)信息進行整合計算，以此完成工件的抓取工作。分揀系統(tǒng)物品傳輸如圖1所示。

2.2 排序過程

圖1 分揀系統(tǒng)物品傳輸

在工業(yè)加工過程中，經(jīng)常會利用分揀系統(tǒng)進行排序。在實際的排序過程中，分揀系統(tǒng)需將圖像按照序列的形式顯示出來，并將其導(dǎo)入到PC中。同時，利用攝像機對工件進行精準定位，繼而對其進行有效處理，在精準識別后，獲取工件的相關(guān)參數(shù)。在排序過程中，通常會將圖像進行預(yù)處理并找出目標，合理分析得到的有關(guān)信息，其中利用圖像處理功能可有效收集攝像機拍攝的圖像。在找尋目標過程中，分揀系統(tǒng)可對圖像進行適當?shù)奶幚聿崟r監(jiān)測整個流程各環(huán)節(jié)，掌握工件的各種類型，對工件進行精準的識別和合理的分類，達到良好的應(yīng)用效果。

3 視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中的實際應(yīng)用

3.1 相機校準

在分揀系統(tǒng)中需要加強校準工作，應(yīng)當選擇特定的工件，明確具體的分揀對象，結(jié)合系統(tǒng)的實際情況做出相應(yīng)的處理，以此達到攝像機的標定工作。在相機校準的過程中包含較多的內(nèi)容，如坐標系、空間位置等。在設(shè)定坐標系時，需要在機器人處置工件期間進行，將工件放置在傳輸帶上并立即對其進行標定，以此確定相應(yīng)的坐標系。通過視覺識別機器人的分揀系統(tǒng)，可有效利用相機的校準功能，準確識別工件的具體位置并對工件進行精確的標定，促使該系統(tǒng)能夠及時識別工件，以此達到準確的識別效果，提高分揀效率。分揀系統(tǒng)相機校準如圖2所示。

圖2 分揀系統(tǒng)相機校準

3.2 工件定位

分揀系統(tǒng)應(yīng)該具有工件識別和定位的功能，通過工件的識別和定位來提高機器人排序的準確性。工件有許多種不同的材料組成，需要根據(jù)所用材料在識別與定位時選擇不同的匹配技術(shù)。研究視覺工業(yè)機器人分揀系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在比較流行的是區(qū)域、特征以及相位匹配3種技術(shù)。目前，應(yīng)用最廣泛的是特征匹配技術(shù)，該匹配方式在識別與定位過程中有著更高的的準確率，區(qū)域、特征匹配技術(shù)存在著較多缺點，應(yīng)用范圍較窄。

分揀過程中的工件識別也叫做圖像識別，其主要設(shè)備為相機，在工件識別之前，相機會錄入正確的工件圖像。在分揀系統(tǒng)運行過程中，通過相機獲得的圖像與已經(jīng)錄入的圖像進行對比，主要通過對比工件的圖像信息和主要參數(shù)，對于確定工件的位置具有明顯的作用。同時，工件定位也是分揀系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一，其主要是完成工件的排序，需要做好排序?qū)ο蟮亩ㄎ灰约按_保定位的準確性，主要設(shè)備也是相機。

3.3 運動控制

在分揀過程中，預(yù)處理攝像機需要對所拍攝的圖片進行處理，之后才能實現(xiàn)準確控制工業(yè)機器人運動的效果。通過相關(guān)設(shè)備運行得到工件的坐標，保證其準確性。在該過程中計算機有重要的作用，計算機可以通過內(nèi)部系統(tǒng)和坐標參數(shù)對機器發(fā)出指令，輸送帶上的工件會根據(jù)指令運送到指定的位置，機器人以此對工件進行分揀工作。視覺機器人的各個組成部分有著不同的作用，要注意選擇高質(zhì)量的工業(yè)相機、光源以及鏡頭；同時，也要重視圖像處理的通信協(xié)議，視覺系統(tǒng)的標定主要是通過相機拍攝的參數(shù)確定的。廠商會根據(jù)具體情況匹配硬件和軟件系統(tǒng)，以確保分揀的準確性和時效性。

3.4 圖像匹配

視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中還可應(yīng)用到圖像匹配工作中，在匹配方案的基礎(chǔ)上，利用機器人分揀系統(tǒng)可直接對物體進行準確識別并對其合理分類，通過找尋指定物體，利用其參考模板對圖像進行精準匹配。在圖像匹配設(shè)計過程中需制作多個模板，便于對圖像進行有效分配。另外，在模板制作完成后，需要將模板有關(guān)信息保存在相關(guān)電子設(shè)備中，并為其設(shè)置單獨的文件，通過硬盤讀取獲得相關(guān)的內(nèi)容，利用節(jié)點實現(xiàn)模板保存。針對有關(guān)程序進行賦值，在采集過程中進行匹配計算，以此可得到準確的結(jié)果。在圖像匹配的程序中，其界面包含較多的內(nèi)容，如參數(shù)設(shè)置、結(jié)果顯示等。工作人員通過界面顯示的信息可以了解分揀系統(tǒng)的相關(guān)信息。在整體的程序中，如參數(shù)設(shè)置不符合要求則會出現(xiàn)警告的窗口，以此進行初始化。若參數(shù)設(shè)置成功后則會出現(xiàn)開始的頁面，點擊該按鈕，繼而進入后臺程序，檢查收集到的各個圖片，確保其信號保存的格式符合要求，并將圖像進行整理形成相應(yīng)的匹配方案，以此形成報文形式完成圖像的匹配工作。

結(jié)束語：視覺識別機器人在分揀系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)當加大對智能系統(tǒng)的研究。利用視覺識別機器人分揀系統(tǒng)能夠準確對工件物體等進行識別定位，還可應(yīng)用在相機校準以及圖像匹配等方面，繼而完成分揀工作，提高分揀效率。