引言：本文介紹的是臺達DMV視覺傳感器與卡諾普公司的機械手相互配合，控制搬運機械手完成目標物體的拾放的成功案例。
目前在生產(chǎn)線上的搬運工業(yè)機器人大都是通過預先編程，并按固定的路徑執(zhí)行動作，目標物體的初始位置和目標位置都是固定的,機器人只是完成點到點的動作。而對于拾取輸送線上位置不確定的物體如面包，袋裝食品等物體，沿固定軌跡運行的機械手就無能為力了。為保證搬運工業(yè)機器人順利完成這類在線拾放的工作任務,需引入視覺進行識別定位，引導工業(yè)機器人完成對工件的拾取和放置等操作。使用視覺引導的機械手在動作執(zhí)行速度，放置精度和重復穩(wěn)定性方面都較人工有很大優(yōu)勢。
傳統(tǒng)袋裝食品生產(chǎn)線或陶瓷生產(chǎn)線上都配有大量的工人來收集傳送帶上的成品，然后放置到托盤上，不僅工人的勞動強度大，而且企業(yè)要使用大量人手工作，也增加了人力資源的成本。為此，我們設計了一個機械手自動拾放系統(tǒng)來滿足這類廠家的生產(chǎn)需要。
1 系統(tǒng)概況
系統(tǒng)由臺達DMV系列視覺傳感器與卡諾普公司的機械手配合，通過以太網(wǎng)通訊的方式，把檢測數(shù)據(jù)傳送到機械手系統(tǒng)，并由機械手實現(xiàn)目標物體的拾放
2 系統(tǒng)設備配置
2.1 系統(tǒng)設備簡介
根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，從經(jīng)濟性和系統(tǒng)可靠性的角度出發(fā)，選擇控制系統(tǒng)的元器件。
機器視覺系統(tǒng)可選擇臺達DMV1000控制器，擁有80萬像素攝像頭，25mm 百萬像素級別鏡頭，以及紅色LED環(huán)形光源。
2.2 臺達DMV1000視覺控制器特點
臺達DMV1000視覺控制器特點有以下幾點：
(1)內建操作系統(tǒng)，小型化體積，無需搭配PC操作;
(2)流程化操作接口，降低使用者設定上的復雜度;
(3)提供多樣檢測功能，滿足大部份應用需求;
(4)工業(yè)級設計，符合于震動、高溫等生產(chǎn)環(huán)境;
(5)支持雙攝影機同步檢測 (80萬畫素之1394a攝影機);
(6)I/O、RS232、Ethernet、USB等多樣外部通訊方式;
(7)SD 記憶卡儲存裝置;
(8)提供操作器及PC軟件設定接口;
目前DMV產(chǎn)品已擁有大量的圖形工具，包括面積測量、邊緣位置、邊緣計數(shù)、邊緣寬度、邊緣節(jié)距、邊形比對、邊緣角度、斑點偵測、影像強度、污點檢測、邊緣追蹤及寬度追蹤。其檢測系統(tǒng)使用了專用的視覺LED光源，主要有三大特點。實現(xiàn)，使用壽命長，一萬到三萬小時左右。如果選用頻閃的功能，LED壽命將更長，而且LED的通斷速度快，可在10微秒達到最大亮度;其次，LED有不同的顏色不同的波長，用戶可以根據(jù)檢測對象的特征選用不同波長的光源，以突出檢測特征從而達到理想的效果;最后，穩(wěn)定性好，LED燈采用直流供電，克服了交流供電時出現(xiàn)的工頻頻閃現(xiàn)象，保持了獲取圖像的一致性。圖1為系統(tǒng)控制圖。
圖1 系統(tǒng)控制圖
如圖2所示，當目標物體從流水線出來，以隨機的姿態(tài)進入機器視覺的視野后，由上位機觸發(fā)視覺系統(tǒng)進行取像，然后把圖像信息傳輸給圖像處理器GPU。通過圖像處理器的運算，計算出產(chǎn)品的重心位置(XY坐標和角度θ)，下圖顯示出機器視覺檢測出視野里出現(xiàn)了7個目標物體，這7個物體的位置數(shù)據(jù)將通機器視覺自帶的通訊口與上位機進行通訊，最后由上位機發(fā)送指令給機械手執(zhí)行動作。
此外，臺達DMV產(chǎn)品還支持RS232/RS485、Ethernet(10BASE-T)和臺達DVP PLC-Link等通訊方式。市面上幾家大的機械手廠家包括ABB、KUKA以及Staubli均支持DMV的通訊接口。經(jīng)過程序優(yōu)化，機械手的抓取速度可達到200個/分鐘，定位誤差小于0.5mm，角度誤差小于1°。
圖2 機器視覺圖像顯示圖
2.3 技術性能及系統(tǒng)參數(shù)
檢測內容：產(chǎn)品中心的XY位置及角度θ
通訊方式：通過以太網(wǎng)發(fā)送產(chǎn)品的位置數(shù)據(jù)到上位機(PLC，工控機)
FOV(檢測視野)：200×150mm
WD(工作距離)：800mm
3 DMV控制系統(tǒng)設計
作為位置測量系統(tǒng)的DMV，除供電電源外，觸發(fā)信號和位置坐標值輸出都是通過以太網(wǎng)口與上位機進行通訊，圖3為DMV的接線端子圖。
圖3為DMV的接線端子圖
臺達DMV視覺系統(tǒng)支持modbus TCP/IP，現(xiàn)以Trigger來:在RS485時，當輸入命令【:010610000001E8 CR LF】時，DMV會執(zhí)行trigger檢測動作。
圖4為機械手與DMV通訊的參考代碼，其中機械手觸發(fā)DMV和讀取x坐標指令，y和角度的略去。
圖4 機械手與DMP通訊的參考代碼
5 結束語
該檢測系統(tǒng)經(jīng)過合適的選型、較好的硬件配置及完善的程序設計，完全滿足用戶要求。此外，該系統(tǒng)還具備以下幾個特點：首先，加工生產(chǎn)效率高(大約每秒鐘拾取3個產(chǎn)品);其次，靈活性好，通過簡單的視教動作，即可實現(xiàn)多種不同規(guī)格產(chǎn)品的檢測;第三，大大減輕工人勞動強度。
隨著國內人力成本的增長以及加工企業(yè)對品質，產(chǎn)能要求的不斷提升，對機器視覺系統(tǒng)介入生產(chǎn)領域取代人工進行測量，檢測的需求將呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，歐美日等發(fā)達國家制造業(yè)的機器人使用率較10年前有近10倍的增幅。實際上，在精密電子行業(yè)，使用機器視覺，機械手進行產(chǎn)品尺寸測量，外觀檢測，對位等應用已非常成熟，在一些高精度的對位應用里，機器視覺產(chǎn)品的測量精度已大大超載人工檢測的分辨率和精度。
作者簡介：
李景昌，出生1974年，畢業(yè)于廣東工業(yè)大學自動控制專業(yè)。現(xiàn)任中達電通股份有限公司高級視覺應用工程師，從事臺達機器視覺產(chǎn)品在國內的應用推廣。
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