基于EtherCAT技術(shù)的視覺(jué)分檢系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著工業(yè)4.0的發(fā)展推進(jìn)，智能制造，智能工廠的概念開(kāi)始興起，工業(yè)制造開(kāi)始向著自動(dòng)化和智能化發(fā)展。在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中互聯(lián)網(wǎng)，機(jī)器人，圖像處理以及機(jī)器學(xué)習(xí)等開(kāi)始被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)制造當(dāng)中。另一方面，攝像機(jī)就像機(jī)器人的眼睛，圖像處理算法就是大腦中視覺(jué)感知的區(qū)域，圖像處理與運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)合，是當(dāng)前工業(yè)智能化發(fā)展的必然。因此，本課題采用開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器作為圖像處理的主站，并通過(guò)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)EtherCAT與執(zhí)行機(jī)構(gòu)交互，提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)抓取的準(zhǔn)確度

2、。
　　對(duì)于控制器，傳統(tǒng)的專用機(jī)器人控制器專用性強(qiáng)，且接口封閉，用戶很難直接對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)使用，需要專門的技術(shù)支持，開(kāi)發(fā)成本高，調(diào)試?yán)щy。開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器具有模塊化，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用戶可用接口豐富，使用方便。本文通過(guò)參與實(shí)時(shí)系統(tǒng)搭建，控制器通信主站的研發(fā)應(yīng)用，以及自動(dòng)化生產(chǎn)線的視覺(jué)分揀項(xiàng)目，在不影響運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的基礎(chǔ)之上將機(jī)器視覺(jué)處理應(yīng)用到機(jī)器人控制器當(dāng)中，節(jié)約了硬件成本，提高了系統(tǒng)的集成度。
　　本文從Preempt

3、-RT、RTAI和Xenomai三種Linux實(shí)時(shí)性擴(kuò)展方案中選擇了Xenomai，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行改造。它提供了對(duì)多種不同廠商的ARM芯片的支持而且兼容其他實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用編程接口，但需根據(jù)具體芯片優(yōu)化定制。本文在NXP的i.MX6Q芯片上實(shí)現(xiàn)了Linux+Xenomai的雙操作系統(tǒng)方案。經(jīng)過(guò)測(cè)試該方案的平均任務(wù)調(diào)度抖動(dòng)時(shí)間在用戶空間能夠達(dá)到5μs，內(nèi)核空間4μs，內(nèi)核定時(shí)器任務(wù)響應(yīng)延時(shí)僅為2μs，性能能夠與商業(yè)版實(shí)

4、時(shí)操作系統(tǒng)相媲美。此外由于Xenomai是一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，可以被完全免費(fèi)地使用。
　　本文采用了開(kāi)源的IgH EtherCAT Master主站方案，成功搭建了EtherCAT主站，包括:移植主站到i.MX6Q;網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)定制編寫。經(jīng)過(guò)測(cè)試該EtherCAT主站最小通信任務(wù)周期可以達(dá)到120 ts，從站的同步時(shí)鐘能達(dá)到1μs的同步精度，效果良好，可以滿足大多數(shù)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用需求。
　　本文在基于EtherCAT的主站上實(shí)現(xiàn)了流水

5、線工件分揀功能。為了將工件從背景中分割出來(lái)，采集到的圖像，經(jīng)過(guò)均值濾波后轉(zhuǎn)換到更接近于人眼認(rèn)知的HSL顏色空間，通過(guò)顏色和亮度信息，將工件從背景中分割出來(lái)。然后，本文提出了一種改進(jìn)的遞歸求連通域方法，該算法只需對(duì)圖像掃描一遍即可完成聚類工作，而且避免了因?yàn)楹瘮?shù)遞歸調(diào)用引起的系統(tǒng)開(kāi)銷和時(shí)間浪費(fèi)。聚類工作可以去除干擾，同時(shí)能夠求得工件的質(zhì)心和外接矩形。根據(jù)工件的形狀和顏色信息，將分割出的工件進(jìn)行自動(dòng)分類，取得了良好的效果，并通過(guò)圖像的二階中