视觉系统在工业机器人集成系统中的应用

视觉系统在工业机器人集成系统中的应用

叶斌斌

广州市工贸技师学院      广东 广州   510000

摘要：随着科技的迅猛发展以及广泛普及，依托于计算机控制的工业机器人逐渐被广泛运用于工业生产中，进而逐渐取代传统工业生产，成为当下工业生产过程中至关重要的手段，在提升生产效率与产品质量方面发挥了重要作用。但是，部分工业机器人在实际运用过程中，存在对周边环境感知能力不足的情况，从而严重影响了工业机器人的使用价值。而视觉系统在工业机器人集成系统中的合理运用，可以有效改善其这一不足之处，极大的拓展工业机器人的应用范围。

关键词：视觉系统；工业机器人；集成系统；应用

前言：

视觉系统在工业机器人集成系统中的合理运用，进而衍生出全新产物——视觉引导机器人，这种机器人被广泛运用于车间零部件组装，或者是物料处理等相关操作工序中，能够借助摄像头从而来精准的采集图像与目标，再将获取的信息坐标位置传送至机器人，进而实现机器人工业生产的特定功能。本文，针对视觉系统在工业机器人集成系统中的应用展开有效探究。

一、视觉系统的原理

视觉系统是一项复杂的系统工程，其中涉及到很多领域的交叉学科，例如人工智能、神经生物学以及图像处理等。视觉系统主要依托于计算机从而达到模拟人类视觉功能的效果，针对客观事物的图像进行有效的信息提取，然后将其传送至专业的处理系统当中，通过系统针对信息的颜色、亮度以及像素分布等情况展开精确处理，并加以理解，最终将结果有效运用于设备运作控制当中。视觉系统最大的优势就是速度快、功能齐全，与此同时，视觉系统还具备庞大的信息存储功能，将其与工业机器人相结合，能够实现生产效率、生产质量的全面提升。

二、视觉系统的功能

首先，视觉系统具有引导与定位的功能，借助视觉位定从而促使机器人视觉系统可以迅速精准的发现被测零件，并且找到其位置，上下料借助机器视觉从而达到定位效果，积极引导机械手臂来精准抓取目标[1]。在半导体封装操作工序中，机械设备依照机器视觉获取的芯片位置信息进而合理调整拾取头，精准的将片拾起并且实施绑定，这一系列的操作就是视觉系统在工业机器人集成系统中的最基本应用。其次，视觉系统还具有外观检测功能，将视觉系统运用于工业机器人集成系统中，可以针对生产线上的产品质量问题展开高效检测，取代了传统工业生产过程中人工检查的环节。目前，视觉系统主要在医药领域获得广泛运用，主要是在生产过程中针对瓶身外观缺陷、尺寸以及瓶肩部缺陷等展开有效检测。再次，视觉系统具有高精度检测功能，随着我国工业技术的不断发展，精密度产品的生产范围越来越大，很多0.01至0.02m甚至是到U级的产品，根本无法通过人眼进行检测，所以机器的使用显得至关重要。最后，视觉系统还具有识别功能，利用机器视觉进而针对图像展开处理、分析与理解，进而达到识别差异化模式的目标与对象。此外，视觉系统还能够实现数据的追溯与采集，因此在汽车零部件领域、食品行业以及药品行业得到广泛运用。

三、视觉系统在工业机器人集成系统中的应用

（一）系统构成

视觉系统在工业机器人集成系统中的应用，主要可以划分为硬件与软件两部分，硬件系统构成过程中，⑴应该做好芯片的选择工作，而一般情况下系统主芯片均选用单片机，主要是由于其具有增强型CPU，以及较高的高线时钟率的优势和特点。与此同时，单片机当中还含有丰富资源，因此可以设置多样化的转换器。⑴需要正确选择图像传感器，在选择图像传感器时首先应该考虑具备图像敏感阵，抑或者是转换元件的图像传感器，这样就可以极大的提升图像分辨率与图像传输效率。与此同时，还应该确保其可以自动调节曝光与白平衡，进而积极配合总线实现图像传送功能的合理设置。⑶需要正确选择存储器，存储器能够根据相应的顺序，进而遵循渐进的实施读取，针对那些读取速度快、且接口线路相对简单的操作能够一同进行。⑷要合理选择和设计视觉系统硬件，频率会对实际运行中的单片机造成一定影响，而专业的摄像头设备运行过程中速度相对较快，但是为了保障高分辨率，所以对于像素信号提出了极高要求。而想要实现上述要求，就必须借助相应的芯片从而进行数据缓冲，由此可以看出，在芯片的选择时应该尽量保证大容量，通过存储庞大数据信息，进而实现直接从芯片完成数据读取等相关操作[2]。⑸应该针对摄像头同步信号展开深入分析，视觉系统在工业机器人集成系统中的运用，其摄像头同步信号需要根据一定的顺序进而实现合理分布。正常情况下，两个相邻的正向脉冲中间需要夹着一帧图像，如果是高电平的情况，那么就需要将像素扫描控制在相应的时间内，再借助像素同步信号进而实施数据读取作业。⑹应该针对数字图像信号实施有效采集，数字图像信号采集完成后，可以将图像传感器输出的信号存储至相应的存储器当中，然后根据实际存储要求再针对性的设置时钟脉冲，以最大限度保障信号顺利被引导至单片机输入口。

（二）系统应用

1、做好立体成像工作

视觉系统在工业机器人集成系统中运用时，应该积极做好立体成像工作，图像中的每个像素点在现实场景中都是有对应的，但是，在进行投射操作时很容易产生距离信息丢失的现象，之所以出现这一问题，主要是由于从单一的场景中无法高效的获取所有信息。如果两幅图像对应的是相应场景，可以通过对比分析的形式，进而将不同点位信息有效提取出来，充分展现点位的空间关系。以人眼将两幅图像自动合并后，能够获得相应的三维图像，但是，视觉系统所呈现出来的立体图像，其实并没有实现真正意义上的三维立体。在进行立体成像阶段，两幅图像的角度会对测量精度造成一定影响，而借助应用一个场景当中的多幅图像模式，就可以极大的增强测量精度。

2、做好系统方案设计

视觉系统运用于工业机器人集成系统中，应该积极做好系统方案设计工作，这就要求相关的技术人员必须充分把控电机的具体位置以及实际运行速度，然后通过全伺服闭环控制模式，借助增量式编码器呈现出来的信息，进而针对电机传动过程中潜藏的失步情况展开有效检测。如果电机因为客观因素的影响进而出现失步情况，那么增量式编码器可以针对信息展开自动校正，进而促使电机恢复正常运行。

3、优化图像采集系统

视觉系统运用于工业机器人集成系统当中，主要是利用单片机来实现对图像的采集，但是因为需要实施大量的数据采集，因此对于单片机内部结构以及运算能力提出了更高要求，所以必须积极优化单片机的图像采集系统，力求最大限度发挥单片机的作用，为进一步增强其图像采集质量和运算能力而奠定有利基础[3]。在具本操作过程中，既可以通过合理减少图像数据量，进而有效减轻期处理难度，最大限度提升视觉系统的整体性能。与此同时，还可以利用RFO技术针对图像数据展开异步读写，再结合两套单独的读写指向，进而可以有效规避读写过程中的相关干扰问题。

总结：

综上所述，视觉系统在工业机器人集成系统中的有效运用，打破了传统工业机器人感知能力不足这一壁垒，赋予工业机器人眼晴，借助视觉引导从而有效提升机器人工作的灵活性，为进一步提升生产效率奠定有利基础。立足于全新发展背景下，视觉系统在工业机器人集成系统中有着广阔运用前景，所以相关技术人员应该积极展开有效研究，为最大限度发挥视觉系统应用效果提供有利保障。

参考文献：

[1]刘亮亮,杨豪亮,李晓美.改进的Canny算法在工业机器人视觉系统中的应用[J].河南科技,2023,42(03):31-34.

[2]那亚莉;刘媛媛.智慧课堂教学策略初探——以“工业机器人工作站系统集成”课程为例[J]. 工业和信息化教育,2021(05)：89-94.

[3]  陈振龙.中职工业机器人技术应用专业学生核心素养培养与提升的探究[J].太原城市职业技术学院学报,2020(02)：153-155