[发明专利]一种机器人视觉控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，尤其是一种机器人视觉控制系统。

背景技术

随着技术发展和生产需要，机器人被使用越来越广泛。在现代生产过程中，机器人主要被运用于自动化生产线中，不仅可以实现不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，而且抓举力量比人手力大，同时还可以减少人工作业，更全面实现机械自动化生产作业。

但是随着在生产过程中使用，对于机器人的智能化程度要求越来越高，特别是在某些高危场合，不适合人工作业的时候，需要有机器视觉并能自动作业的智能机器人，操作员需要远程监控。

例如公开号为CN103111535A，公开日为2013年5月22日的中国专利文献《一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统》，公开了的视觉定位系统对置于所述定位平台的所述冲压件的位置进行拍照和坐标分析，且将最终的坐标数据传送至所述机器人控制系统，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂动作，以使所述夹具快速准确地夹取所述冲压件至所述冲压设备中进行冲压，冲压结束后，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂动作，以使所述夹具夹取冲压成型后的所述冲压件至所述下料平台，整个搬运过程借由所述搬运机器人完成，而实现搬运自动化。该方案采用视觉系统获取工件的二维坐标位置，作为搬运系统的输入，实现初步的智能化，但仍然没有达到依靠机器视觉的自动作业能力。

再例如公开号为CN105583857A，公开日为2016年5月18日的中国专利文献《一种机器人视觉系统》，公开的机器人视觉系统包括相机、机器人控制柜、机器人RC控制器、视觉处理器和交换机，所述机器人RC控制器、视觉处理器和交换机均设置于机器人控制柜中，所述相机及机器人RC控制器均通过交换机与视觉处理器网络连接，但是采用的专用视觉处理器，不仅增加了成本，而且视觉处理器和机器人控制柜之间采用私有协议，无法兼容市场上第三方的机器人，兼容性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人视觉控制系统，在工控PC机上通过专门的视觉控制单元控制机器人进行作业，可以有效适应各个环境的远程操控，从而更智能化。

本发明的技术方案如下：

一种机器人视觉控制系统，其特征在于：包括工业相机、工控机和PLC（可编程逻辑控制器）模块，所述工业相机、工控机和PLC模块通过以太网连接进行通信；

所述工控机设置有视觉控制单元，视觉控制单元通过以太网配置工业相机，周期性地从工业相机获取当前工具头末端的图像，收到图像后进行处理，实时获取有用信息；根据获取到的当前机器人的运动状态和姿态，发送运动指令到PLC模块，PLC模块通过KUKA机器人控制柜控制机器人进行相应操作。

所述视觉控制单元至少包括：

图像采集模块，用于采集工业相机的图像；

视觉算法模块，用于把采集到的图像信息、机器人位置姿态信息和倾角仪的倾角信息进行融合处理；

TCP/IP通信模块，用于视觉控制单元的网络通信，主要是处理和PLC和工业相机之间的以太网通信；

RS485通信模块，用于从倾角仪获取当前机器人手臂末端的倾角数据，用于视觉算法模块进行融合处理；

机器人运动控制模块，用于和PLC模块进行网络通信，然后根据自定义的协议，获取当前机器人的位置、姿态和运动信息；同时在视觉算法模块得到结果需要移动机器人的时候，通过运动控制模块发送运动或者作业指令到PLC模块，最终通过机器人控制柜，操纵机器人作业。

所述图像采集模块，主要包括工业相机驱动模块、工业相机配置模块和图像获取模块；工业相机驱动模块用于实现工控机与工业相机的通信连接；工业相机配置模块，用于配置以太网相机的局域网IP地址、子网掩码和网关等网络参数；图像获取模块用于配置工业相机的参数和抓取图像帧，按照设定的参数配置工业相机之后，抓取一帧帧的图像到内存中。

所述视觉控制单元还可以包括运行日志模块，主要是记录机器人视觉控制软件的运行记录以及机器人的位置、姿态和运动信息供维护保养人员运行保障和故障诊断。

所述机器人视觉控制系统的工作主要过程是：通过采集机器人末端工具头上工业相机的图像，在工控机上进行处理，同时通过PLC模块获取当前机器人的运动状态以及姿态。工控机通过控制协议，发送运动控制指令到PLC模块，PLC模块控制KUKA机器人运动到预先设定的位置、姿态或者进行对应的操作。

本发明的有益效果如下：