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基于双目视觉与工业机器人的大型工件自动上下料系统

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:120      更新时间:2019-03-26

                          李福东1,季〓涛1,徐〓德2,朱文俊3,张天平1,杨月全1
                                      (1.扬州大学信息工程学院,江苏 扬州〓266500)
                                        (2.中国科学院自动化研究所,北京〓100190)
                            (3.南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏 南京〓211816)
摘要:针对大型工件在工业生产中难以实现多环节的操作与装配自动化的难题,提出并实现一种基于双目视觉与工业机器人的大型工件自动上下料系统。该系统包含离线标定与示教、在线位姿检测与抓取两个主要过程。其中,离线过程主要包含双目视觉系统标定、工业机器人的手眼标定以及抓取和放置示教;在线过程包括基于双目视觉的金属料框、塑料托盘和大型工件6自由度位姿测量,以及工件与托盘的抓取和放置操作。实验结果表明,所提出的大型工件自动上下料系统既能实现高精度的位姿测量和抓取,又能实现整个系统的长时间稳定运行。
关键词:工业机器人;双目视觉;位姿测量;工件抓取;自动化系统
中图分类号:TM 344.1〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2019)01-0043-04

    随着德国“工业4.0”的提出,已经有不少国家制定出了相应的方针与政策,来提高本国在第四次工业革命中的竞争力。工业机器人作为一种集机械、电子、计算机等多种技术于一体的自动化设备,自从世界上第一台工业机器人在1959年被美国研制成功以来,其技术得到迅速应用和发展。工业机器人广泛应用于码垛、焊接、搬运、装配等工作中,其不仅可以适应生产规模化,代替人工劳动,而且作为现代工业中关键的高科技装备,机器人已成为衡量一个国家科技发展和制造水平的重要标志。在工业机器人领域,当工作环境和操作对象都为精确的结构化模型时,机器人的生产效率是非常高的。但是,实现工作环境和操作对象的精确结构化需要付出高昂的代价,对一些小型零件的装配尚可实现,对流程稍微复杂的大型工件的装配操作来说就非常困难了。实际的工业现场往往比较复杂,在这种情况下,传统的通过示教或预先编程的机器人明显缺少足够的灵活性和适应性,这时就需要大量的人工来参与完成重复、繁重的作业。将视觉技术与机器人技术相结合,通过视觉引导机器人完成复杂条件下的定位抓取等作业任务,能大大提高机器人的智能化程度[1-6],进而提高整个生产线的自动化程度。
简单来说,机器视觉技术就是给机器人安装“眼睛”,使其能“看到”并“理解”外部世界。传统示教型工业机器人局限性较大且柔性较差,无法适应现代工业发展的需要。因此,在工业机器人技术中引入计算机视觉技术,更能满足机器人在现代工业中的应用需求,本文所研究的生产线上工件抓取过程中位姿的视觉识别就是一个很典型的应用。

1〓系统介绍
本文所提出并实现的大型工件自动上下料系统具有较高的自动化程度,其中下料系统整体结构如图1所示。
整个自动化下料系统主要由以下几部分组成:
1)机器人视觉系统。主要由工业机器人和双目视觉系统构成,作用是定位托盘和抓取托盘,以及定位托盘上的工件放置位置。
2)工件输送和定位系统。由辊道和工件定位〖CM)〗

.......

作者简介:李福东(1985—),男,讲师,博士,主要研究方向为图像处理、机器人视觉与装配自动化,fdli@yzu.edu.cn.

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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