配視覺系統(tǒng)的直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)例
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機(jī)器人按ISO 8373定義為：位置可以固定或移動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能多用處、末端操作器的位置要在3個(gè)或3個(gè)以上自由度內(nèi)可編程的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。這里自由度就是指可運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的軸。直角坐標(biāo)機(jī)器人是以直線運(yùn)動(dòng)軸為主，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸通常對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角。
直角坐標(biāo)機(jī)器人主要由一些直線運(yùn)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制系統(tǒng)和末端操作器組成。針對(duì)不同的應(yīng)用，可以方便快速組合成不同維數(shù)，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人，從簡(jiǎn)單的二維機(jī)器人到復(fù)雜的五維機(jī)器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從食品生產(chǎn)到汽車裝配等各行各業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，都有各式各樣的多臺(tái)直角坐標(biāo)機(jī)器人和其它設(shè)備嚴(yán)格同步協(xié)調(diào)工作，可以說直角坐標(biāo)機(jī)器人幾乎能勝任所有的工業(yè)自動(dòng)化任務(wù)。下面是其主要特點(diǎn)：
1 任意組合成各種結(jié)構(gòu)樣式，帶載能力和尺寸的機(jī)器人，
2 采用多根直線運(yùn)動(dòng)單元級(jí)連和齒輪齒條傳動(dòng)，可以形成幾十米的超大行程機(jī)器人。
3 采用多根直線運(yùn)動(dòng)單元平連及各帶多滑塊結(jié)構(gòu)時(shí)其負(fù)載能力可增加到數(shù)噸。
4 其最大運(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米。
5 重復(fù)定位精度可達(dá)到0.01mm～ 0.05mm。
6 采用帶有RTCP功能的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能完成非常復(fù)雜軌跡的工作。
二 德國(guó)VC視覺系統(tǒng)簡(jiǎn)介
機(jī)器視覺就是使機(jī)器有人眼和大腦的部分功能，能自動(dòng)進(jìn)行幾何形狀測(cè)量，印刷質(zhì)量缺欠識(shí)別和產(chǎn)品外觀質(zhì)量識(shí)別等工作。機(jī)器視覺系統(tǒng)通常用在全自動(dòng)化、高效可靠和非接觸的大批量生產(chǎn)過程中的檢測(cè)識(shí)別工作。常見的視覺系統(tǒng)一般包括：光源、鏡頭、CCD攝相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊/輸入輸出單元等。而許多智能相機(jī)就是一個(gè)通用圖象處理系統(tǒng)，把鏡頭、圖象傳感器、高速DSP、存儲(chǔ)器、常用圖像處理軟件、通訊口和/輸入輸出口等集成在一個(gè)香煙盒大小的盒內(nèi)，用戶可以任意編程，能代替基于PC機(jī)的圖象處理系統(tǒng)。智能相機(jī)有彩色智能相機(jī)和黑白智能相機(jī)，有線陣和面陣智能相機(jī)，本文僅介紹一款德國(guó)VC公司面陣黑白CCD智能相機(jī)。
工作時(shí)首先CCD智能相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成灰度圖像信號(hào)，先放大該信號(hào)，再數(shù)字化為數(shù)字圖像。數(shù)字圖像以二維矩陣存儲(chǔ)起來，如Vision Components GmbH公司智能像機(jī)VC2028的每一幅數(shù)字圖像都是640＊480的二維矩陣。該矩陣的每一個(gè)元素叫像素，它的數(shù)值通常是0～255。像素的數(shù)值0～255對(duì)應(yīng)目標(biāo)的最暗和最亮處。圖像處理軟件就是根據(jù)圖像中像素分布和亮度變化等信息抽取圖像中目標(biāo)的特征，如：孔的數(shù)量、面積、形狀、長(zhǎng)度、形狀寬度和位置等，還可以是亮度變化等，然后與所存的模板進(jìn)行比較匹配，最后給出尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無等。結(jié)果。
用戶可以在PC機(jī)上用C語(yǔ)言或VC編寫自己的應(yīng)用程序，然后下傳到智能相機(jī)里，智能相機(jī)運(yùn)行該程序來完成特定的任務(wù)。也可以選用VC公司配帶的圖象處理軟件。
三 機(jī)器人數(shù)控系統(tǒng)
該機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用德國(guó)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)公司（Movtec）的三軸運(yùn)動(dòng)控制卡DEC4T和運(yùn)動(dòng)控制軟件Editasc。DEC4T運(yùn)動(dòng)控制卡是基于PC機(jī)，專用控制3臺(tái)步進(jìn)電機(jī)和數(shù)字伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制卡。EdiTasc不僅是MOVTEC公司各種控制卡配套的通用數(shù)控軟件，它也是一個(gè)高度開放的開發(fā)平臺(tái)，可以直接控制各種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，或方便的開發(fā)用戶專用頁(yè)面及控制系統(tǒng)。DEC4T自帶36路數(shù)字輸入輸出口，來作為限位開關(guān)，控制CCD智能相機(jī)和起動(dòng)檢測(cè)儀器。
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