工業(yè)視覺(jué)機(jī)器人的通信與控制技術(shù)研究.pdf

1、伴隨計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別技術(shù)與理論的高速發(fā)展，具備視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)器人在機(jī)器人家族當(dāng)中占據(jù)日益重要的比例，相比于傳統(tǒng)機(jī)器人，其能夠自主的獲取外部圖像信息，感知周?chē)h(huán)境變化，因而具備了運(yùn)動(dòng)高精度、適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　SCARA型水平4軸工業(yè)機(jī)器人作為典型的工業(yè)機(jī)器人，通過(guò)為其配備視覺(jué)系統(tǒng)可以使其具備視覺(jué)引導(dǎo)功能。為了實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)控制，本文采用了 PC+運(yùn)動(dòng)控制卡的開(kāi)放式機(jī)器人控制體系架構(gòu)，其中重點(diǎn)研究對(duì)

2、象是位于 PC的機(jī)器人控制軟件，核心研究?jī)?nèi)容如下所述：
　　1)機(jī)器人語(yǔ)言及解釋器：本文設(shè)計(jì)了“選題式”的機(jī)器人語(yǔ)言指令集，通過(guò)其內(nèi)部所含的指令組合，機(jī)器人控制軟件使用者可以快速、方便的完成控制源程序的編寫(xiě)；而為了將使用者所編寫(xiě)的控制源程序轉(zhuǎn)換為實(shí)際機(jī)器人控制指令，本文設(shè)計(jì)了基于Lua腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的采用2層掃描結(jié)構(gòu)的機(jī)器人語(yǔ)言解釋器，與此同時(shí)針對(duì)解釋器在執(zhí)行過(guò)程中所涉及每個(gè)子程序本文也展開(kāi)了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明；
　　2)機(jī)器人視

3、覺(jué)引導(dǎo)：本文設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了專有的機(jī)器人視覺(jué)引導(dǎo)子系統(tǒng)用于處理數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所采集的圖像信息。其中結(jié)合實(shí)際機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景以及比對(duì)各種算法優(yōu)劣后，確定了基于中值濾波、最大類方差、Canny邊緣檢測(cè)、輪廓局部變量的圖像處理、模板特征匹配技術(shù)；在分析攝像機(jī)小孔成像模型、內(nèi)外參數(shù)模型、畸變模型以及攝像機(jī)與機(jī)器人手眼關(guān)系后，確定了基于張正友標(biāo)定法、最小二乘法的攝像機(jī)、手眼關(guān)系標(biāo)定技術(shù)；
　　3)機(jī)器人數(shù)據(jù)通訊：在機(jī)器人控制系統(tǒng)通過(guò)測(cè)試后，為了能夠在

4、后期提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，本文研究了 EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)。其中在確定 Linux下EtherCAT主站框架以及該框架下主站核心狀態(tài)機(jī)工作機(jī)理后，本文設(shè)計(jì)了基于EtherCAT主站的控制軟件通訊接口以及該接口所傳輸、接收的數(shù)據(jù)幀格式。
　　經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試、調(diào)試，本文所研究、設(shè)計(jì)的具備視覺(jué)系統(tǒng)的SCARA型水平4軸工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)能夠完成視覺(jué)引導(dǎo)作業(yè)，并且可以應(yīng)用于物品搬運(yùn)、零件裝配、零件在線檢測(cè)等不同工作場(chǎng)景，其定位精度為