[發明專利]一種機器視覺控制方法及機器人控制器與機器人控制系統

有效

• 申請號: 201610122709.8
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105643624B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 祖利輝;丁茂實;劉春國
• 申請（專利權）人: 南京科遠自動化集團股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 陳揚,裴詠萍

技術領域

本發明涉及一種機器視覺控制方法及具有機器視覺的機器人控制器與機器人控制系統。

背景技術

隨著信息和計算機技術的發展，越來越多的工業機器人設備使用到了工業生產中。機器視覺系統的特點是提供生產柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業的危險環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺，大大提高生產效率及自動化程度。因此機器視覺也越來越多的與機器人協同工作。但是目前機器人控制器普遍不具有機器視覺功能，必須通過開發或采購相應的機器視覺模塊才能實現與機器人的協同工作，這種專用機器視覺模塊往往價格高昂供應商唯一，這給機器人設備使用和維護帶來了一系列的困難。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種可直接用于機器人控制器的、操作簡單的機器視覺控制方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種機器視覺控制方法，該機器視覺控制方法通過網絡攝像頭進行圖像采集，通過嵌入式雙核微處理器進行控制處理；其中，嵌入式雙核微處理器包括運動核和應用核；運動核處理PLC命令及運動命令；應用核進行圖像處理，并發送至運動核。

上述運動核內置PLC任務和運動任務；應用核內置算法模塊；進行視覺控制的具體方法如下：

（1）運動核中通信任務周期性發送DO信號觸發網路攝像頭拍照；

（2）網絡攝像頭將采集到的圖像附帶時間信息，通過網絡傳送給應用核；

（3）應用核收到圖像后，調用算法模塊進行處理；

（4）判斷有無目標物體，如果有，進入步驟（5）；如果無，返回步驟（1）；

（5）將目標物體的位置通過運動核和應用核的共用緩存區發送至運動核；

（6）運動核中PLC任務更新物體目標變量，并通知運動任務進行抓取或裝配操作。

本發明還公開了一種采用上述視覺控制方法的機器人控制器，包括第一工業以太網接口、第二工業以太網接口、通用以太網接口、非易失性存儲器、數字輸入接口(DI)、數字輸出接口(DO)、DDR3存儲器、RS485接口、上述嵌入式雙核微處理器；通用以太網接口通過交換機芯片與嵌入式雙核微處理器相連；第一工業以太網接口、第二工業以太網接口、非易失性存儲器、數字輸入接口、數字輸出接口、DDR3存儲器、RS485接口分別與嵌入式雙核微處理器相連；嵌入式雙核微處理器分別通過通用以太網接口和數字輸出接口與上述網絡攝像頭相連。

第一工業以太網接口與嵌入式雙核微處理器的運動核相連；第二工業以太網接口、RS485接口、數字輸入接口、數字輸出接口分別與嵌入式雙核微處理器的應用核相連；嵌入式雙核微處理器的運動核和應用核通過DDR3存儲器交互數據進行通信。

本發明還提供了一種具有機器視覺的機器人控制系統，包括上述機器人控制器，該機器人控制系統還包括伺服電機、Modbus TCP設備、示教器、上位機、光源控制器和安全模塊；伺服電機為一個或多個，分別與第一工業以太網接口相連；Modbus TCP設備為一個或多個，分別與第二工業以太網接口相連；示教器和上位機分別與通用以太網接口相連；一個數字輸入接口和一個數字輸出接口排列為一組數字輸入輸出接口；數字輸入輸出接口為兩組或兩組以上，其中兩組數字輸入輸出接口分別與網絡攝像頭和安全模塊相連。

本發明相比現有技術具有以下優點：

1、本發明對傳統的機器人控制器采用單核微處理器進行改進，利用嵌入式雙核微處理器，并采用非對稱多處理構架，將雙核分為運動核和應用核：運動核負責機器人相關運算及于電機的工業以太網通訊；應用核負責與上位機的通訊、與網絡攝像機的通訊、圖像處理、與光源控制器通訊、與其他外部以太網設備的通訊。

2、本發明采用共享內存與核間中斷的方式在雙核間交互數據，數據傳輸相應快，保證了整個系統通訊的穩定與可靠。同時為了保證實時性，應用核中機器視覺處理任務處于低優先級。

3、本發明機器人控制器集成度高，將機器視覺和機器人控制器集成到同一控制器上，體積小功耗低便于移動，用戶應用時只需要采購通用網絡攝像頭，無須另外采購專用機器視覺設備。

4、本發明機器人控制器運動控制能力強，實時性高，對于六軸串聯機器人插補計算周期最短2ms，Ethercat通訊時間抖動小于5us，支持多種路徑插補。

5、支持的機器人類型及電機參數可通過非易失性存儲器進行配置。