如何设计工业机器人视觉系统?看这篇文章!


发布时间:

2023-06-19

在我们的生活中中,眼睛起着至关重要的作用。工业机器人也不例外,要完成正常生产任务,没有一套完善的视觉系统是做不到的。

在我们的生活中中,眼睛起着至关重要的作用。工业机器人也不例外,要完成正常生产任务,没有一套完善的视觉系统是做不到的。那么如何设计工业机器人的视觉系统呢?

 

机器人“眼睛”的构成

 

摄像头和光学部件:选择合适的摄像头类型,如黑白、彩色或线扫描,配备适当的镜头,用于拍摄被检测的物体。

 

灯光:使用适当的灯光系统照亮被检测物体,以获得更好的图像质量。常见的灯光形式包括荧光灯、LED、白炽灯和石英卤光纤。

 

部件传感器:采用光栅或传感器,当部件靠近时触发信号,通知机器视觉系统进行图像采集。

 

 

图像采集卡:安装在计算机上的视频抓取卡,将摄像头与计算机连接,并将模拟或数字信号转换为计算机可处理的数据。它还提供控制摄像头参数的功能。

 

计算机平台:计算机是机器视觉系统的核心组成部分。通常使用高性能的CPU,工业级计算机可适应制造现场的振动、灰尘和热辐射等环境。

 

检测软件:机器视觉软件用于创建和执行程序、处理采集的图像数据,并根据预设规则作出通过或失败的决策。它可以是单一功能的库或控件,也可以是多功能的套件。

 

数字I/O和网络连接:与外部系统和数据库进行通信的接口。通常使用数字I/O板卡和/或网络接口卡实现与其他系统的数据交换。

 

 

在配置基于PC的机器视觉系统时,以下是需要认真考虑和注意的几个关键点:

 

确定目标:明确你的检测任务目标,决定需要实现的功能。检测任务可以包括测量或计量、字符或编码信息读取、物体状态检测、模式识别、模板匹配、机器或机器人导航等。明确任务目标有助于确定系统所需的功能和算法。

 

确认测试需求:为了确保最大程度地检测部件缺陷,明确需要进行哪些测试是关键。可以制作评估表,列出必须进行的测试和可选的测试项,以改善检测过程。添加测试项时需要注意,增加测试会增加检测时间。

 

确定速度要求:确定系统每个部件的检测时间。这不仅取决于计算机的速度,还受生产流水线的速度影响。通过使用时钟或计时器来测量每个检测步骤所需的时间,可以修改程序以满足时间要求。一般基于PC的机器视觉系统每秒可检测20-25个部件,具体取决于检测部件的数量、处理程序和计算机的速度。

 

 

如何正确选择硬件

在选择机器视觉系统的部件时,以下是几个需要谨记的基本原则:

 

1.摄像头:

  • 根据应用需求选择摄像头类型,通常在检测应用中使用黑白摄像头,因为它们提供了90%的可视数据且价格较低。彩色摄像头适用于需要分析彩色图像的场景。
  • 根据部件的运动选择隔行扫描或逐行扫描摄像头。
  • 确保摄像头具有足够高的图像分辨率,以提供检测任务所需的数据。
  • 选择质量好的摄像头,能够抵御振动、灰尘和热等工业环境的影响。

 

 

2.光学部件和照明:

  • 光学部件和照明对系统性能至关重要。
  • 选择优质的光学部件,以产生最佳和最大可用面积的图像,并提供最高的图像分辨率。
  • 照明系统的设计应考虑部件的颜色、纹理、尺寸、外形和反射率等因素。

 

3.图像采集卡:

  • 图像采集卡是机器视觉系统中的关键部件,直接决定了与摄像头的接口。
  • 根据需要选择黑白、彩色、模拟或数字输入的图像采集卡。
  • 确保选择合适的图像采集卡,以确保正确的数据采集和传输。

 

 

在设计视觉系统时还需要考虑以下几点:

 

1.考虑各种变化:

  • 了解系统的可视能力和局限性,避免检测错误。
  • 考虑部件颜色、周围光线、焦点、位置和方向等因素,以及背景颜色的变化。

 

2.正确选择软件:

  • 机器视觉软件是系统的智能部分,选择适合的软件决定了开发和调试检测程序的效率和性能。
  • 根据需求选择图形化编程界面或基于代码的软件包,以满足不同应用需求。

 

3.通信和记录数据:

  • 机器视觉系统需要与生产流水线通信,以实现质量控制和记录数据。
  • 考虑与PLC(可编程逻辑控制器)的连接和数字I/O板的使用,以实现与生产线的集成。
  • 考虑与网络的连接,将数据传送到数据库进行记录和分析。

 

4.为未来做准备:

  • 考虑未来生产需求和可能的变化,选择可灵活更改的软硬件部件。
  • 提前准备可以节约时间和降低系统成本。
  • 合理选择和配置机器视觉系统的部件可以建立一个高性

 

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