手眼系统在自动装配生产线上的应用研究.pdf

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1、《电气自动化}2012年第34卷第3期动控制系统与装AutomaticControISystems＆Equipmen手眼系统在自动装配生产线上的应用研究钟平，阮晓钢(北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022)摘要：介绍了一种以工业网络视觉传感器为检测核心，以六轴工业机器人为执行机构的手眼系统在自动装配生产线上的应用设计，采用基于图像的视觉伺服控制方式，可实现工件的在线检测和装配，解决了当前柔性生产线复杂工件的识别问题，在实际应用系统中取得了好的效果。关键词：手眼系统；视觉伺服；工业机器

2、人；自动装配生产线[中图分类号]TP272[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)03—0082—03ApplicationofEIHSystemintheAutomaticAssemblyLineZHONGPing，RUANXiao-gang(CollegeofElectronicandControlEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Bering100022，China)Abstract：TheEIH(eye—in—hand)s

3、ystemusingindustrialnetworkcameraascoredetectingequipmentandindustrialrobotasactuatorisappliedinautomaticassemblyline．Thissystemadoptsthevisualcontrolbasedonimage—featureprocessing，whichcancompletetheon—linedetectionandassembly．Itsolvestheproblemofide

4、ntificationofvariousworkpieceinflexiblemanufacturingsystemItverifyitsvalidityandtakeseffectinthefactory．Keywords：EIHsystem；VisualselTo；Industrialrobot；AutomaticassemblylineO引言位置，在机器Eye．to．Hand人工作过程中随着汽车、物流等行业的发展，自动生产线已经越来越多应不随机器人一用于工业现场，这不仅能够提高劳动生产率、稳

5、定和提高产品质起运动，如图量，还可改善劳动条件。为了适应多种产品的生产需要，生产线1(b)所示。向着更高度自动化的柔性制造系统发。作者设计在现代自动化工厂中，生产线生产和加工的零件种类丰富，的手眼系统采形式各异，存在着不能使用送料器、零件供给无法实现自动化的用EIH结构，难题。要想解决该问题，就需要采用机器视觉识别装置，利用图机器人采用像特征识别零件的位置及倾斜状况，将识别信息传达给机器人，图1(a)EII-I系统(b)ETH系统ABB公司生以便能够按指定的要求抓取零件。为此作者设计出一套手眼系产

6、的IRB120型工业机器人，为了能实现多规格产品的抓取，在第统，将工业CCD摄像头安装在工业机器人上作为视觉传感器，用六轴上安装有六工位抓手，能抓取不同尺寸的棒料和箱体，为了于柔性制造系统中的装配单元，实现高速识别各种零件和定位的实现与上位机的通信，在其控制器ICR5内加装PROFIBUS—DP目的。通信卡，通过此通信卡与PLC进行数据交换，然后再实现与上位1手眼系统机的数据交换；摄像机采用松下网络摄像机BB—HCM715，其安广义上讲，手眼系统就是一种机器人视觉系统；狭义地讲，摄装位置在机器人的

7、第六个轴上，通过以太网实现与上位机的通像机与机器人的手部末端，构成手眼系统⋯。信，加装手眼系统后装配环节的硬件结构如图2所示。根据摄像机与机器人的相互位置的不同，手眼系统分为Eye—2基于图像的视觉控制in—Hand(EIH)系统和Eye-tO—Hand(ETH)系统，如图1所示。基于图像的视觉控制是就是直接利用目标图像的特征对机(1)Eye—in—Hand系统摄像机安装在机器人手部末端(End—器人进行位置控制J。控制器的给定是目标的图像特征，利用视Efeetor)，在机器人工作过程中随机器人一

8、起运动，如图I(a)觉测量目标的当前图像特征作为反馈，以图像特征的偏差控制机所示。器人的运动，如图3所示。(2)Eye—to—Hand系统的摄像机安装在机器人本体外的固定摄像机的坐标系建立在其光轴中心处，z轴取沿坐标垂直增加的方向。在安装摄像机时，通过调整摄像机的方向，使得抓手收稿日期：2012—03—19沿机械手末端坐标系的轴平移时，在摄像机采集的目标图像中基金项目：国家自然科学基金资助(60774077)；国家863计划资助项目(2007AA04Z226)；北京市高等学校人才强