工業(yè)視覺機器人的通信與控制技術(shù)研究.pdf

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

2、象是位于 PC的機器人控制軟件，核心研究內(nèi)容如下所述：
　　1)機器人語言及解釋器：本文設(shè)計了“選題式”的機器人語言指令集，通過其內(nèi)部所含的指令組合，機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；而為了將使用者所編寫的控制源程序轉(zhuǎn)換為實際機器人控制指令，本文設(shè)計了基于Lua腳本語言實現(xiàn)的采用2層掃描結(jié)構(gòu)的機器人語言解釋器，與此同時針對解釋器在執(zhí)行過程中所涉及每個子程序本文也展開了詳細(xì)的設(shè)計說明；
　　2)機器人視

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

4、后期提升系統(tǒng)的實時性能，本文研究了 EtherCAT實時以太網(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)機工作機理后，本文設(shè)計了基于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)過反復(fù)測試、調(diào)試，本文所研究、設(shè)計的具備視覺系統(tǒng)的SCARA型水平4軸工業(yè)機器人控制系統(tǒng)能夠完成視覺引導(dǎo)作業(yè)，并且可以應(yīng)用于物品搬運、零件裝配、零件在線檢測等不同工作場景，其定位精度為