[发明专利]一种具有视觉伺服及检测功能的机器人系统

摘要

本发明公开了一种具有视觉伺服及检测功能的机器人系统，包括机器人、图像采集及图像处理单元、机器人视觉伺服控制单元和连接各模块的通信网络单元，各单元间的数据和信号传输通过通信网络单元传输，机器人视觉伺服控制单元通过通信网络单元发送或接收机器人的控制信号，并快速理解自身周围环境、同时构造视觉反馈控制模型，实现机器人的视觉识别和运动控制功能。机器人的运动控制采用离线编程与机器视觉伺服控制结合的方法，对机器人及末端执行器进行自主控制，提高了机器人运动控制效率以及机器人的重复定位精度和柔性，且具有较高的智能性。机器人控制具备基于机器视觉的非接触质量检测功能，而且结构简单、操作方便。

主权项

一种具有视觉伺服及检测功能的机器人系统，其特征在于:包括机器人、图像采集及图像处理单元、机器人视觉伺服控制单元和连接各模块的通信网络单元，机器人包括机器人运动部分和机器人末端执行器部分；图像采集和图像处理单元包括照明、摄像、图像处理部分，图像采集及图像处理单元的图像采集卡及光源控制器、机器人视觉伺服控制单元安装在机器人控制柜中，摄像机和光源固定在机器人外围；机器人视觉伺服控制单元的运动控制卡、轴驱动器安装在机器人电气控制柜中；各单元间的数据和信号的传输通过通信网络单元传输，机器人视觉伺服控制单元通过通信网络单元可发送或接收机器人的控制信号，控制机器人的动作；机器人的运动控制采用离线编程与机器视觉伺服控制结合的方法，对机器人及末端执行器进行自主控制，具体步骤如下:步骤1.采用ROBCAD离线编程系统软件，通过离线编程示教的方式，生成机器人初步运动轨迹规划及控制程序；机器人坐标系进行标定后，将离线编程得到的程序转换成BAHR机器人控制程序，并通过通讯接口导入到机器人控制器中；步骤2.由步骤1生成的BAHR机器人控制程序，控制机器人进行运动、工作抓取、安放一系列上下料作业任务；步骤3.在执行步骤2的同时，图像采集单元采用工业CCD摄像机和照明光源，获得工作的机器人末端执行器位置实时图像及目标图像；步骤4.对摄取的目标图像和机器人位置图像进行图像处理及特征提取，计算出当前图像特征与目标图像特征之间的位置偏差Δθpic，并将得到的机器人位姿偏差信息Δθpic转换为机器人坐标系下的位置偏差Δθbot；步骤5.机器人控制单元根据得到的机器人位置偏差Δθbot，通过修正控制单元生成机器人控制程序，对机器人末端执行器位姿进行调整，使位置偏差Δθbot最终为零，直至完成为数控机床的上料作业任务；步骤6.机器人完成基于视觉伺服作业任务后，根据步骤1离线编程生成的机器人运动轨迹，将工件由数控机床取下放回工件托盘；步骤7.由摄像机采集工件托盘上加工后的零件图像，并进行图像处理与分析，检测零件的尺寸、外观、精度参量，并判断工件是否合格，完成检测任务。