[发明专利]基于机器视觉的工业机器人智能控制方法及系统

权利要求书

1.基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)基于GigE Vision千兆以太网图像传输，设置图像信息采集端，其包括至少一个摄像头及其控制电路，对信息源进行采集；

(2)设置一功能控制装置，该装置内设置有集成电路板，在该电路板上I/O功能模块、数据存储功能模块、中央处理模块、数据运算模块以及无线发射功能模块；

(3)设置基于EtherCAT现场总线系统的工业机器人，其包括机械手臂及驱动单元；

(4)工作时，当来料进入摄像头拍摄范围内时，图像信息采集端将抓拍到的来料图像信号传入模数转换模块，模数转换模块将该图像信号转换成数字信号，然后通过以太网，传输给功能控制装置；

(5)功能控制装置将获取的图像信息，与预先存储的模板进行对比，若符合抓取条件，则判断来料的位置、角度、运动轨迹和运动速度，获取来料的位置、运动轨迹和运动速度的数据信息，并通过中央处理模块进行数据处理后，经以太网，向工业机器人发送控制信息，由驱动单元驱动机械手各轴运动，机械手运动到来料位置，将来料抓取，完成动作后，运行到初始位置；

(6)功能控制装置将获取的图像信息，与预先存储的模板进行对比，若不符合抓取条件，则继续获取下一个来料图像信息。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括：功能控制装置根据获取的来料图像信息，与预先储存的来料图像进行对比，判断属于哪种来料，然后根据预先存储的位置信息，对工业机器人发出控制信息，从而实现不同来料的不同位置的装配。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，所述数据运算模块中，嵌入高精度、高效数据运算算法，首先采用增量型PID算法，对数据进行预处理，然后采用逆运动学方程，对机械手臂的运动轨迹进行数学建模，再依次采用三次多项式插值算法、空间直线插补算法和空间圆弧插补算法，对机械手臂实时运动轨迹进行计算，得出计算结果，并将结果传输至中央处理模块，实现对机械手的运动轨迹及运行位置进行精确定位。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，步骤(1)所述的GigE Vision千兆以太网图像传输，将UDP传输协议、GVCP传输协议和GVSP传输协议相结合，传输高可靠性的来料图像。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，步骤(3)所述的EtherCAT现场总线系统，数据模块包括指令数据模块和状态数据模块，其中，指令数据模块由主站写给从站，控制伺服运动；状态数据模块，主站从从站读取，表示伺服轴状态反馈；一个运动控制卡使用一个指令数据模块和一个状态数据模块，每个EtherCAT子报文由从站上的所有运动控制卡的数据模块组成。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，所述数据模块使用2个字节，包括4位的运动控制卡地址和3位工作方式；从站上的每个运动控制卡分配不同的地址，从站根据数据模块头中的地址信息寻址相应的运动控制卡，并根据工作方式控制运动控制卡的工作。从站运动控制卡可以工作在位置控制、速度控制、返回参考点以及读编码器计数值。

7.根据权利要求5所述的基于机器视觉的工业机器人智能控制方法，其特征在于，所述指令数据模块包括伺服使能控制、复位控制等伺服控制信息；指令数据使用6个字节，对应不同控制方式下的指令值；状态数据模块包括伺服使能状态及报警信息等反馈信息；状态数据使用6个字节，对应于不同控制方式下的反馈值，例如位置控制下的实际位置值和当前跟随误差，速度控制方式下的实际速度值等。