柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉裕舸
本文首先簡(jiǎn)單介紹了視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人分揀系統(tǒng),然后闡述了視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人在分揀系統(tǒng)中的具體設(shè)計(jì),包括其組成部分以及排序過(guò)程,最后著重探討了視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人在分揀系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用,如:相機(jī)校準(zhǔn)、工件定位、運(yùn)動(dòng)控制、圖像匹配等,以此提升分揀效率。
隨著我國(guó)信息技術(shù)的發(fā)展,在分揀系統(tǒng)中逐漸應(yīng)用視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人,提高了分揀精度;同時(shí),視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性,在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能夠得到廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)具有較強(qiáng)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(shí)別等工作中,促使視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人達(dá)到較高的識(shí)別效果。
目前,在分揀系統(tǒng)中經(jīng)常采用視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人進(jìn)行分揀工作,通過(guò)該系統(tǒng)能夠識(shí)別物體的具體位置,并可以針對(duì)物體的類(lèi)型進(jìn)行精準(zhǔn)的分類(lèi)。該系統(tǒng)由標(biāo)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(xiàng)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(jué)識(shí)別機(jī)器人可將特定物品放置到指定的位置,其定位精準(zhǔn)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(guò)視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人能夠快速的抓取物品并進(jìn)行精確的分類(lèi);該系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)測(cè)量物體的點(diǎn)位和獲取物體旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。
本設(shè)計(jì)在機(jī)器人的選擇上,選用RH6機(jī)器人模型進(jìn)行分析,該機(jī)器人包含不同的性能,能夠?qū)⒎謷到y(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分,如機(jī)械抓取、相機(jī)平臺(tái)等。在分揀系統(tǒng)的相關(guān)平臺(tái)中,還可設(shè)置排序槽來(lái)有效增強(qiáng)識(shí)別的準(zhǔn)確度,當(dāng)工件進(jìn)行精確定位后,可以將其傳輸?shù)街付ǖ呐判虿壑?。另外,本設(shè)計(jì)采用攝像機(jī)設(shè)備,以便展示出清晰的視覺(jué)圖像。在相機(jī)的選擇上,應(yīng)當(dāng)選單眼類(lèi)相機(jī),其可有效識(shí)別工業(yè)金屬物件,收集物件的相關(guān)信息。同時(shí),還需選擇質(zhì)量較好的相機(jī),通常選用LED光源,有助于相機(jī)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(lèi)設(shè)備可將信息進(jìn)行合理的排序,便于對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行整合計(jì)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。
圖1 分揀系統(tǒng)物品傳輸
在工業(yè)加工過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)利用分揀系統(tǒng)進(jìn)行排序。在實(shí)際的排序過(guò)程中,分揀系統(tǒng)需將圖像按照序列的形式顯示出來(lái),并將其導(dǎo)入到PC中。同時(shí),利用攝像機(jī)對(duì)工件進(jìn)行精準(zhǔn)定位,繼而對(duì)其進(jìn)行有效處理,在精準(zhǔn)識(shí)別后,獲取工件的相關(guān)參數(shù)。在排序過(guò)程中,通常會(huì)將圖像進(jìn)行預(yù)處理并找出目標(biāo),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(jī)拍攝的圖像。在找尋目標(biāo)過(guò)程中,分揀系統(tǒng)可對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚聿?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)流程各環(huán)節(jié),掌握工件的各種類(lèi)型,對(duì)工件進(jìn)行精準(zhǔn)的識(shí)別和合理的分類(lèi),達(dá)到良好的應(yīng)用效果。
在分揀系統(tǒng)中需要加強(qiáng)校準(zhǔn)工作,應(yīng)當(dāng)選擇特定的工件,明確具體的分揀對(duì)象,結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況做出相應(yīng)的處理,以此達(dá)到攝像機(jī)的標(biāo)定工作。在相機(jī)校準(zhǔn)的過(guò)程中包含較多的內(nèi)容,如坐標(biāo)系、空間位置等。在設(shè)定坐標(biāo)系時(shí),需要在機(jī)器人處置工件期間進(jìn)行,將工件放置在傳輸帶上并立即對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定,以此確定相應(yīng)的坐標(biāo)系。通過(guò)視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人的分揀系統(tǒng),可有效利用相機(jī)的校準(zhǔn)功能,準(zhǔn)確識(shí)別工件的具體位置并對(duì)工件進(jìn)行精確的標(biāo)定,促使該系統(tǒng)能夠及時(shí)識(shí)別工件,以此達(dá)到準(zhǔn)確的識(shí)別效果,提高分揀效率。分揀系統(tǒng)相機(jī)校準(zhǔn)如圖2所示。
圖2 分揀系統(tǒng)相機(jī)校準(zhǔn)
分揀系統(tǒng)應(yīng)該具有工件識(shí)別和定位的功能,通過(guò)工件的識(shí)別和定位來(lái)提高機(jī)器人排序的準(zhǔn)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(shí)別與定位時(shí)選擇不同的匹配技術(shù)。研究視覺(jué)工業(yè)機(jī)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(shí)別與定位過(guò)程中有著更高的的準(zhǔn)確率,區(qū)域、特征匹配技術(shù)存在著較多缺點(diǎn),應(yīng)用范圍較窄。
分揀過(guò)程中的工件識(shí)別也叫做圖像識(shí)別,其主要設(shè)備為相機(jī),在工件識(shí)別之前,相機(jī)會(huì)錄入正確的工件圖像。在分揀系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,通過(guò)相機(jī)獲得的圖像與已經(jīng)錄入的圖像進(jìn)行對(duì)比,主要通過(guò)對(duì)比工件的圖像信息和主要參數(shù),對(duì)于確定工件的位置具有明顯的作用。同時(shí),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(zhǔn)確性,主要設(shè)備也是相機(jī)。
在分揀過(guò)程中,預(yù)處理攝像機(jī)需要對(duì)所拍攝的圖片進(jìn)行處理,之后才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的效果。通過(guò)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行得到工件的坐標(biāo),保證其準(zhǔn)確性。在該過(guò)程中計(jì)算機(jī)有重要的作用,計(jì)算機(jī)可以通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)和坐標(biāo)參數(shù)對(duì)機(jī)器發(fā)出指令,輸送帶上的工件會(huì)根據(jù)指令運(yùn)送到指定的位置,機(jī)器人以此對(duì)工件進(jìn)行分揀工作。視覺(jué)機(jī)器人的各個(gè)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(jī)、光源以及鏡頭;同時(shí),也要重視圖像處理的通信協(xié)議,視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定主要是通過(guò)相機(jī)拍攝的參數(shù)確定的。廠商會(huì)根據(jù)具體情況匹配硬件和軟件系統(tǒng),以確保分揀的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。
視覺(jué)識(shí)別機(jī)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(jī)器人分揀系統(tǒng)可直接對(duì)物體進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別并對(duì)其合理分類(lèi),通過(guò)找尋指定物體,利用其參考模板對(duì)圖像進(jìn)行精準(zhǔn)匹配。在圖像匹配設(shè)計(jì)過(guò)程中需制作多個(gè)模板,便于對(duì)圖像進(jìn)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(dú)的文件,通過(guò)硬盤(pán)讀取獲得相關(guān)的內(nèi)容,利用節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)模板保存。針對(duì)有關(guān)程序進(jìn)行賦值,在采集過(guò)程中進(jìn)行匹配計(jì)算,以此可得到準(zhǔn)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(guò)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(huì)出現(xiàn)警告的窗口,以此進(jìn)行初始化。若參數(shù)設(shè)置成功后則會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始的頁(yè)面,點(diǎn)擊該按鈕,繼而進(jìn)入后臺(tái)程序,檢查收集到的各個(gè)圖片,確保其信號(hào)保存的格式符合要求,并將圖像進(jìn)行整理形成相應(yīng)的匹配方案,以此形成報(bào)文形式完成圖像的匹配工作。
結(jié)束語(yǔ):視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人在分揀系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,應(yīng)當(dāng)加大對(duì)智能系統(tǒng)的研究。利用視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人分揀系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確對(duì)工件物體等進(jìn)行識(shí)別定位,還可應(yīng)用在相機(jī)校準(zhǔn)以及圖像匹配等方面,繼而完成分揀工作,提高分揀效率。