一、機械手自動拾放系統(tǒng)原理
在一些傳統(tǒng)的行業(yè)，例如袋裝食品生產、陶瓷生產中，需要對位置不確定的物體如面包，袋裝食品等進行拾取，而大多數的搬運工業(yè)機器人都只能通過預先編程，執(zhí)行固定路徑的拾取操作，對這一需求無能為力。為此，企業(yè)需采用大量人力來完成搬運作業(yè)，不僅增加人力成本，生產效率也低。工業(yè)機器人要實現隨放隨取的操作，就需要引入視覺進行識別定位。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。
由臺達DMV機器視覺系統(tǒng)與機械手組合的機械手自動拾放系統(tǒng)，具有高度的靈活性，可以幫助行業(yè)用戶輕而易舉的完成繁瑣復雜的搬運作業(yè)。該系統(tǒng)通過以太網通訊的方式，把檢測數據傳送到機械手系統(tǒng)，并由機械手實現目標物體的拾放。臺達DMV1000控制器，擁有高精度攝像頭，百萬像素級別鏡頭以及紅色LED環(huán)形光源，可以精準的引導工業(yè)機器人完成對工件的拾取和放置等操作。目前，從各行業(yè)使用的反饋情況可知，該系統(tǒng)不僅提升了生產效率高，而且靈活性好。此外，只需借由簡單的視教動作，該系統(tǒng)即可實現多種不同規(guī)格產品的檢測，幫助企業(yè)大大降低了人力成本。
二、系統(tǒng)介紹
1、系統(tǒng)配置：
根據產品生產的要求，從經濟性和系統(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：1）臺達DMV1000控制器；2）80萬像素攝像頭；3）25mm 百萬像素級別鏡頭；4）紅色LED環(huán)形光源。
2、系統(tǒng)控制圖
圖1、系統(tǒng)控制圖
3、臺達DMV1000視覺控制器特點
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；
9） 已擁有大量的圖形工具，包括面積測量、邊緣位置、邊緣計數、 邊緣寬?、邊緣節(jié)距、邊形比對、邊緣角度、斑點偵測、影像強?、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：
1） 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；
2） LED有不同的顏色不同的波長，用戶可以根據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；
3） 穩(wěn)定性好，LED燈采用直流供電，克服了交流供電時出現的工頻頻閃現象，保持了獲取圖像的一致性。圖1為系統(tǒng)控制圖。
三、方案實施：
1、工作流程：
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，計算出產品的重心位置（XY坐標和角度θ）。比如：機器視覺檢測出視野里出現了7個目標物體，這7個物體的位置數據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均支持DMV的通訊接口。經過程序優(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°。
2、技術性能及系統(tǒng)參數
檢測內容：產品中心的XY位置及角度θ
通訊方式：通過以太網發(fā)送產品的位置數據到上位機（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口與上位機進行通訊，圖2為DMV的接線端子圖。
圖2 、DMV的接線端子圖
四、方案效果
該檢測系統(tǒng)經過合適的選型、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：
1） 加工生產效率高（大約每秒鐘拾取3個產品）；
2） 靈活性好，通過簡單的視教動作，即可實現多種不同規(guī)格產品的檢測；
3） 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，產能要求的不斷提升，對機器視覺系統(tǒng)介入生產領域取代人工進行測量，檢測的需求將呈現出快速增長的趨勢。據統(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，機器視覺產品的測量精度已大大超載人工檢測的分辨率和精度。