工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課件 項(xiàng)目5 視覺(jué)分揀工作站工裝設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)就是利用機(jī)器代替人眼來(lái)作各種測(cè)量和判斷。它是計(jì)算科的一個(gè)重要分支，它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。工件分揀是工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，采用機(jī)器視覺(jué)結(jié)合工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)分揀工作站在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。視覺(jué)分揀是在自動(dòng)化生產(chǎn)線上常被應(yīng)用的模塊，它主要包含了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、邏輯編程控制系統(tǒng)、輸送線、在線檢測(cè)單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元等部分構(gòu)成。實(shí)際工廠生產(chǎn)會(huì)根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求進(jìn)行各個(gè)模塊的安排和組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的功能性、連續(xù)性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)。視覺(jué)分揀工裝系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)零件抓取的手爪及滿足定位需求的輔助機(jī)構(gòu)。項(xiàng)目5視覺(jué)分揀工作站工裝設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)熟悉視覺(jué)分揀工作站的應(yīng)用。掌握視覺(jué)分揀工作站的結(jié)構(gòu)。掌握視覺(jué)分揀工作站的工裝設(shè)計(jì)。熟悉工裝設(shè)計(jì)的仿真優(yōu)化方法。能力目標(biāo)能夠?qū)α慵曈X(jué)分揀方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。能夠?qū)α慵姆謷ぱb進(jìn)行設(shè)計(jì)。能夠?qū)?jiǎn)單工裝進(jìn)行仿真優(yōu)化。學(xué)習(xí)內(nèi)容1.機(jī)器人視覺(jué)分揀工作站基于機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人分揀與人工分揀作業(yè)相比,不但高效、準(zhǔn)確,而且在質(zhì)量保障、衛(wèi)生保障等方面有著人工作業(yè)無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì);與傳統(tǒng)的機(jī)械分揀作業(yè)相比,基于機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人分揀則有著適應(yīng)范圍廣、隨時(shí)能變換作業(yè)對(duì)象和變換分揀工序的優(yōu)勢(shì)。任務(wù)1視覺(jué)分揀工作站基本知識(shí)

5.1.1視覺(jué)分揀系統(tǒng)應(yīng)用

2.視覺(jué)分揀機(jī)器人分揀機(jī)器人是一種具備了傳感器、物鏡和電子光學(xué)系統(tǒng)的機(jī)器人，可以快速進(jìn)行貨物分揀。分揀機(jī)器人的特點(diǎn)：工作效率高。抓取分揀物的精準(zhǔn)性高?？梢苑止ず献鳎瑓f(xié)同能力強(qiáng)。分揀機(jī)器人1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以新松公司開發(fā)生產(chǎn)的

RH6（六自由度垂直關(guān)節(jié)型）通用工業(yè)機(jī)器人為模型而建立基于機(jī)器視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人分揀系統(tǒng)。3.1.2視覺(jué)分揀系統(tǒng)

2.分揀過(guò)程分揀流程分為4個(gè)部分：圖像預(yù)處理、目標(biāo)提取、單一目標(biāo)分析、分揀抓取。分揀具體流程：（1）圖像預(yù)處理：對(duì)采集到的圖像進(jìn)行圖像平滑去除噪，消除噪聲對(duì)圖像的干擾。（2）目標(biāo)提?。菏褂肅anny算子進(jìn)行二值化，其目的是將目標(biāo)圖像從背景圖像提取出來(lái)。（3）單一目標(biāo)分析：由于目標(biāo)是規(guī)則的幾何工件，僅僅靠角點(diǎn)檢測(cè)是檢測(cè)不出來(lái)圓形的，所以需要Hough圓檢測(cè)來(lái)輔助識(shí)別。（4）分類抓?。簩?duì)每個(gè)單一工件目標(biāo)求取特征點(diǎn)，求取其目標(biāo)工件的中心和長(zhǎng)短軸。將特征信息通過(guò)CAN總線發(fā)送至機(jī)器人控制柜的RC（機(jī)器人控制器）內(nèi)，并通過(guò)RC控制工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行分揀。工業(yè)相機(jī)固定視覺(jué)拾取機(jī)器人工作站由機(jī)器人本體、機(jī)器人電控系統(tǒng)、機(jī)器人底座及工作平臺(tái)、吸盤、相機(jī)夾具和支架、光源系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)（含上位機(jī)）等構(gòu)成，對(duì)于需要視覺(jué)操作和觀看的需要配置一臺(tái)千兆以太網(wǎng)口的PC。任務(wù)2視覺(jué)分揀工作站工裝設(shè)計(jì)

3.2.1固定視覺(jué)

固高GUC系列控制器固高手持盒機(jī)器人底座及工作平臺(tái)吸盤相機(jī)夾具相機(jī)支架光源系統(tǒng)分為光源和光源控制器。光源三維圖光源控制器實(shí)物圖相機(jī)軟件界面視覺(jué)拾取機(jī)器人工作站由機(jī)器人本體、機(jī)器人電控系統(tǒng)、機(jī)器人支架及工作平臺(tái)、吸盤+手爪+相機(jī)夾具、氣路系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)（不含上位機(jī)）等構(gòu)成。3.2.2移動(dòng)視覺(jué)

1.機(jī)器人本體2.機(jī)器人電控系統(tǒng)3.機(jī)器人支架及工作平臺(tái)4.末端執(zhí)行器吸盤+二指手爪+相機(jī)夾具吸盤+相機(jī)夾具1.計(jì)算機(jī)仿真概述所謂計(jì)算機(jī)仿真就是建立系統(tǒng)模型的仿真模型進(jìn)而在電子計(jì)算機(jī)上對(duì)該仿真模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)(仿真實(shí)驗(yàn))研究的過(guò)程。計(jì)算機(jī)仿真方法即以計(jì)算機(jī)仿真為手段，通過(guò)仿真模型模擬實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)來(lái)認(rèn)識(shí)其規(guī)律的一種研究方法。計(jì)算機(jī)仿真作為分析和研究系統(tǒng)運(yùn)行行為、揭示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種重要手段和方法,隨著系統(tǒng)科學(xué)研究的深入、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,而成為一門新興的學(xué)科。近年來(lái),隨著信息處理技術(shù)的突飛猛進(jìn),使仿真技術(shù)得到迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)仿真主要有下列3種仿真形式：（1）物理仿真。

（2）半物理仿真。（3）數(shù)字仿真（計(jì)算機(jī)仿真）。任務(wù)3工裝設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化

5.3.1仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

2.機(jī)械系統(tǒng)中仿真軟件的應(yīng)用隨著機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性的要求不斷提高，首先通過(guò)一定的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行仿真已經(jīng)成為必不可或缺的一步，而且明顯可以縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，減小故障率。一般在機(jī)械系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)仿真主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等?；贏NSYS的機(jī)械結(jié)構(gòu)仿真基于ADAMS的動(dòng)力學(xué)仿真基于AMESim液壓系統(tǒng)仿真基于SolidWorksSimulation的機(jī)械結(jié)構(gòu)仿真3.采用SolidWorksSimulation對(duì)手爪擋板進(jìn)行仿真優(yōu)化分析。（1）建立擋板模型（2）為擋板添加約束及載荷

為擋板添加約束

施加載荷（3）網(wǎng)格劃分及靜態(tài)分析

網(wǎng)格劃分靜態(tài)分析強(qiáng)度校核5.3.2手爪擋板仿真優(yōu)化

擋板模型加載及施加約束的模型劃分網(wǎng)格4.優(yōu)化設(shè)計(jì)因?yàn)槌鲇诎踩紤]，初始方案選取擋板厚度為20