[發明專利]一種數控車床單目視覺上下料機器人系統及方法

有效

• 申請號: 201110448737.6
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102514002A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 顧寄南;樊帆;關號兵;陳四杰;吳倩;陳艷;沈巍;徐軍霞;丁衛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J13/08;B25J19/04;B23B15/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種數控車床單目視覺上下料機器人系統，其特征在于，包括控制系統、中小型通用機器人（4）、攝像機（1）、光源（5）、示教盒（7）、上料臺（2）和下料臺（6）；所述控制系統由安裝有圖像處理軟件的DSP和MCS-51單片機；DSP處理機器人上下料過程中采集的信息；所述光源（5）通過串口與DSP相連，DSP通過串口控制光源（5）的打開和關閉；攝像機（1）通過1394數據線與DSP相連，通過1394數據線傳輸攝像機采集的圖像信息至DSP；攝像機（1）還通過8腳的RJ45接口與DSP相連，DSP通過RJ45接口觸發控制攝像機（1）進行圖像采集；示教盒（7）是由MCS-51單片機組成的，通過SPI接口與DSP（或則ARM處理器）連接；上料臺放在中小型通用機器人（4）的左邊；下料臺（6）放在中小型通用機器人（4）的前面，數控車床放在中小型通用機器人（4）的右邊；攝像機（1）放在上料臺（2）的正上方；光源（5）放在攝像機（1）的下方；所述系統在數控車床需要上下料時，響應數控車床的請求，攝像機（1）開始采集上料臺信息，對采集的圖像信息處理獲得工件的空間位置姿態和尺寸參數，把外形和尺寸參數與零件庫中的數據進行比對，如果零件庫中有該零件的上下料信息，則根據該信息執行上下料動作；如果零件庫中沒有該零件的信息，則系統請求人工示教，并把人工示教時機械手的抓取方案和空間軌跡記錄在零件庫中。

2.據權利要求1所述的單目視覺上下料機器人，其特征在于，所述圖像處理軟件的DSP用ARM處理器代替。

3.根據權利要求1所述的單目視覺上下料機器人，其特征在于，所述攝像機（1）采用單目二維視覺測量的攝像機標定，不考慮鏡頭的畸變；攝像機上部安裝光源。

4.根據權利要求1所述的單目視覺上下料機器人，其特征在于，所述攝像機（1）分辨率達到1600×1200像素。

5.利用權利要求1所述的單目視覺上下料機器人的上下料方法，其特征在于，具體步驟為：

A）在響應數控車床上料請求信號后，系統打開工業攝像機（1）光源，工業CCD攝像機（1）采集數字圖像信號通過圖像采集卡采集至DSP中；

B）此時關閉工業攝像機（1）光源，DSP內的視覺系統對采集的圖像進行處理分析，包括去噪、圖像增強、中值濾波、canny算子邊緣檢測、圖像分割和視覺匹配；

C）通過和零件庫中的零件進行比對，確定該零件的類型；?

D）圖像處理分析過后，由DSP計算出距離機器人最近的那個棒料零件并確定抓取該零件；如果零件庫中沒有找到該類型的零件，則機器人請求進行人工示教，示教系統采用SPI接口和DSP進行通信，并將人工示教的機械手的軌跡存在零件庫中；?DSP向單片機傳送檢測到的機器人各個軸當前位置數據；之后如果再次出現該類型的零件，DSP則自動從零件庫中獲取該零件的上下料方案，包括零件的抓取方式，上料時的空間軌跡，下料時的空間軌跡；

E）分析上料臺的棒料的空間位置及姿態，根據棒料的位置和姿態，機器人執行抓取方案和裝夾方案，完成上料操作；

F）當機床需要下料時，機床停止運行，打開數控車床擋門，DSP接收下料信號，根據機器人記錄上料時的信息確定下料方案，機械手執行方案完成下料。