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计算机视觉系统在工业机器人上的应用研究

摘要：目前，工业机器人广泛适用于工业生产中，在工作人员的指引操作下，可以完成许多的指令，但是机器人没有感知外界的信息的能力，不能调整已改变的工作环境，导致工业生产事物质量与精准度受到严重的影响。因此，在机器人原有的系统上建立一套视觉系统，使机器人对外部环境的变化做出相对的调整，从而提高机器人的适应性、灵活性等，该系统对机器人的使用起着重要的作用。本文主要阐述了计算机视觉系统对机器人的影响、工作原理、系统结构等方面。通过对机器人添加一套视觉系统，有利于机器人跟踪、识别等一系列操作(如，搬运、夹持等)，结合机器人的控制系统，提高机器人的灵活以及适应性。

关键词：计算机视觉系统 工业机器人 探究

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2015)05-0000-00

计算机视觉系统主要是为了工业机器人更好的工作而研发出来的，是一套装有摄像机视场的自动跟踪与定位的计算机视觉系统。近年来，机器人已经广泛使用于工业生产，但是多数机器人都是通过“示教-再现”的模式工作，在工业机器人工作是都是由操作员进行操作示范再由机器人跟着示范进行工作。由于机器人缺乏对外界事物的识别能力，工作中经常发生偏差或者位移等情况。由于工作环境的恶劣以及各种阻碍，为了提高工业机器人的工作效率、灵活性、适应性等，让机器人更好的识别外部环境并及时调整运作方向，能更好的发挥其作用，在原有的机器人系统中添加了一套计算机视觉系统，利用计算机视觉图像装置的信息，通过图像使机器人进行外部环境的识别处理，采用三维的重建，通过作业中利用三维图像的信息进行计算，采用Motocom32软件和机器人控制柜通讯等设备，对工业机器人进行控制，更好的实现机器人对空间特点的跟踪与定位。

1系统的结构与原理

本文主要针对Motoman UP6工业机器人系统的二次研究，在原有的工业机器人的系统中，增加了一套计算机视觉系统， 使工业机器人更好的识别外界环境的系统。计算机视觉系统主要包括：Panasonic CCD摄像机、Motoman UP6工业机器人系统、工控机、OK C-50图像采集卡等外部设备。工业机器人的整个系统由原有系统与计算机视觉系统组成，在原有的系统中包含了YASNAC-XRC- UP6机器人控制柜、Motoman UP6工业机器人本体、示教编程器、Motocom32系统以及相关的外部设备等[1]。计算机视觉系统的设备主要有Panasonic CCTV摄像机、AVENIR TV镜头、OK系列C-50图像采集卡、工控机、AVENIR TV镜头、Panasonic CCD摄像机、OK系列C-50图像采集卡形成的视频采集系统主要是捕获物体的图像，该功能主要是分三个层次进行图像处理、计算、变换以及通信等功能来实施工控机。利用远程控制来对工业机器人进行Motocom32系统进行通信。

2计算机视觉系统的构建

2.1硬件的组成

CCD摄像头：选用的CCD摄像机采用PAP-VIVC810AOZ型彩色摄像头，如图1。摄像机的像素为P：500(H)x582(V)，N：510(H)x 492(V)，摄像机的分辨率为420。摄像机的成像器使用1/33"CCD，信噪>48 dB，同时摄像机具有自动背景光补偿、自动增益控制等功能。

图像采集卡：图像采集卡主要采用CCD摄像头配套的MV-200工业图像处理。如图2所示。MV-200图像采集卡的分辨率、图像清晰度具有较高的稳定性，其真彩色实施工业图像采集卡，该图像采集卡的硬件构造、地层函数都具有稳定性，同时在恶例的环境中都可以稳定运行[2]。图像采集卡的图像采集效果非常好，画面效果非常流畅。

MV-200图像采集卡性能特点：其分辨率为768 x 576，具有独特的视频过滤技术，使图像质量的采集、显示更加清晰流畅。主要支持的系统为Win98 /2K/XP，主要用于人工智能、事物识别、监控等多种领域。

工控机：工控机以奔4系列为主。

2.2软件组成

图像匹配软件。

图像处理与获取软件。

定标和定位算法软件，功能分布如图3所示。

3视觉系统的原理及流程图

工业机器人的主要系统包括是由工业机器人本体、相关的外部设备、控制器(供电系统、执行器等)计算机视觉系统主要由三部分组成：图像处理和获取、图像匹配、摄像机的定位等组成。通过借助OpenCV的视觉库进行VC++.NET实行，流程如下图表4所示。

在本视觉系统运行中，需要对摄像机实行定标，建立实际空间点和摄像机的对应点。在定标的过程中，就需要标记基准点，使摄像机在采集图像时可以准确的把这些基准点投放到摄像机的坐标上[3]。同时在采集卡的图像中