机器视觉在广州数控工业机器人上的应用

刘颖君　冯木易　廖骏森

摘 要：文章介绍了康耐视视觉传感器应用在广州数控工业机器人的物料分拣系统中。通过PLC将视觉传感器与工业机器人连接起来，用于工件的分拣与搬运，通过实验样机的线路设计，程序编写与调试探讨了视觉传感器的优越性及其在工业机器人生产过程中的应用。

关键词：视觉传感器；工业机器人；PLC

引言

视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，与工业机器人配合使用来进行尺寸、形状、颜色等的判别与物料分拣，进而控制设备生产工作。

1 视觉传感器

1.1 视觉传感器的概念及工作原理

视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。并根据判别结果进而控制设备生产工作。整个视觉传感器主要有三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计像素的能力，图像的清晰和细腻程度常用分辨率来衡量，以像素数量表示。无论距离目标数米或数厘米远，传感器都能“看到”细腻的目标图像。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。

1.2 视觉传感器的优势及其应用

视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。本设计采用康耐视机器视觉，本视觉系统具备智能型视觉工具，使用In-sight Explorer软件可以进行各类型的函数参数设计。此外，In-Sight系统，可与PLC、机械手网络及PC设备接合。识别原理：利用物品形状的不同，反射光源面积大小的不同，使得生成的图像的象素灰度值的大小不同，从而进行物品的识别。本次项目，利用视觉系统识别的物件有三种，分别为方形、圆形及六边形。具体的视觉程序步骤如下。

1.2.1打开工具栏菜单：图案匹配FindPatterns ，双击FindPatterns。

1.2.2选中模板区域和搜寻区域。

1.2.3打开工具栏菜单：打开储存固定区域Region，双击Region。

1.2.4选中模板区域。

1.2.5打开工具栏菜单：输入Extracthistogram ，双击。

1.2.6选中外部区域，外部区域选择Region，单击选择文本。

2 工业机器人

2.1 国内工业机器人的发展情况

我国工业机器人起步于70年代初期，工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。事实上，中国的制造业正在迅速进入机器人时代。

2.2 广州数控工业机器人在系统中的应用

本设计为视觉传感器在工业机器人上的应用研究，利用可编程控制器、视觉传感器与机器人结合分拣不同形状物件。由视觉传感器检测不同形状物件，经计算机分析图像、辨别，输出信号给可编程控制器，最后由工业机器人抓取物件、搬运，完成 “识别-抓取-搬运”的流程。工业机器人对视觉信号的采集与分拣程序包括材料抓取，跳转判定及搬移工作，程序部分如下。

L01： 标签一

MOVL P019， V060， Z0； 机器人原点P019

WAIT IN17==ON； PLC给信号触发

MOVL P020， V060， Z0； 移动到抓取点

SET OUT18， ON； 吸盘吸

DEAY T000.5S； 延时0.5S

MOVL P019， V060， Z0； 返回P019

GOTO L05 IF IN19==ON； 跳转标签5

GOTO L04； 跳转标签4

L05： 标签5

GOTO L03 IF IN18==ON 跳转标签3

GOTO L02； 跳转标签2

L02： 标签2（圆形分拣）

MOVL P023， V060， Z0；

MOVL P024， V060， Z0；

SET OUT18， OFF； 吸盘放

MOVL P023， V060， Z0；

GOTO L01； 回原点

分拣任务分三步走，圆形，方形，六边形材料分拣。在机器人分拣动作启动之前，它处于一直扫描中，当有材料过来，机器人从原点移动到材料上方点P020，吸盘打开吸取材料，延时0.5S。当IN19不置ON时，程序直接跳转到标签4，也就是六边形分拣的路线。同理其它形状分拣。跳转判定完成后，就从原点对材料进行搬移工作，把材料放到指定点，机器人再回到原点，等待下一次的抓取。通过系统调试，能达到准确的分拣不同形状的工件。

3 结束语

视觉传感器与工业机器人都随着科技的进步在不断地发展与完善。而由于视觉传感的介入，工业自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。总而言之，机器视觉的未来是非常乐观，也是充满信心的。

参考文献

[1]孙宝元，杨宝清.传感器及其应用手册[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]贾云得.机器视觉[M].北京：科技出版社，2000.

作者简介：刘颖君（1983-），女，湖北黄冈，现就职于华南理工大学广州学院，研究方向：机电一体化。

冯木易（1978-），男，湖北天门，现就职于浙江欣亚电器有限公司，电气工程师。

廖骏森，华南理工大学广州学院机械工程学院，机械电子工程，学生。

摘 要：文章介绍了康耐视视觉传感器应用在广州数控工业机器人的物料分拣系统中。通过PLC将视觉传感器与工业机器人连接起来，用于工件的分拣与搬运，通过实验样机的线路设计，程序编写与调试探讨了视觉传感器的优越性及其在工业机器人生产过程中的应用。

关键词：视觉传感器；工业机器人；PLC

引言

视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，与工业机器人配合使用来进行尺寸、形状、颜色等的判别与物料分拣，进而控制设备生产工作。

1 视觉传感器

1.1 视觉传感器的概念及工作原理

视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。并根据判别结果进而控制设备生产工作。整个视觉传感器主要有三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计像素的能力，图像的清晰和细腻程度常用分辨率来衡量，以像素数量表示。无论距离目标数米或数厘米远，传感器都能“看到”细腻的目标图像。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。

1.2 视觉传感器的优势及其应用

视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。本设计采用康耐视机器视觉，本视觉系统具备智能型视觉工具，使用In-sight Explorer软件可以进行各类型的函数参数设计。此外，In-Sight系统，可与PLC、机械手网络及PC设备接合。识别原理：利用物品形状的不同，反射光源面积大小的不同，使得生成的图像的象素灰度值的大小不同，从而进行物品的识别。本次项目，利用视觉系统识别的物件有三种，分别为方形、圆形及六边形。具体的视觉程序步骤如下。

1.2.1打开工具栏菜单：图案匹配FindPatterns ，双击FindPatterns。

1.2.2选中模板区域和搜寻区域。

1.2.3打开工具栏菜单：打开储存固定区域Region，双击Region。

1.2.4选中模板区域。

1.2.5打开工具栏菜单：输入Extracthistogram ，双击。

1.2.6选中外部区域，外部区域选择Region，单击选择文本。

2 工业机器人

2.1 国内工业机器人的发展情况

我国工业机器人起步于70年代初期，工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。事实上，中国的制造业正在迅速进入机器人时代。

2.2 广州数控工业机器人在系统中的应用

本设计为视觉传感器在工业机器人上的应用研究，利用可编程控制器、视觉传感器与机器人结合分拣不同形状物件。由视觉传感器检测不同形状物件，经计算机分析图像、辨别，输出信号给可编程控制器，最后由工业机器人抓取物件、搬运，完成 “识别-抓取-搬运”的流程。工业机器人对视觉信号的采集与分拣程序包括材料抓取，跳转判定及搬移工作，程序部分如下。

L01： 标签一

MOVL P019， V060， Z0； 机器人原点P019

WAIT IN17==ON； PLC给信号触发

MOVL P020， V060， Z0； 移动到抓取点

SET OUT18， ON； 吸盘吸

DEAY T000.5S； 延时0.5S

MOVL P019， V060， Z0； 返回P019

GOTO L05 IF IN19==ON； 跳转标签5

GOTO L04； 跳转标签4

L05： 标签5

GOTO L03 IF IN18==ON 跳转标签3

GOTO L02； 跳转标签2

L02： 标签2（圆形分拣）

MOVL P023， V060， Z0；

MOVL P024， V060， Z0；

SET OUT18， OFF； 吸盘放

MOVL P023， V060， Z0；

GOTO L01； 回原点

分拣任务分三步走，圆形，方形，六边形材料分拣。在机器人分拣动作启动之前，它处于一直扫描中，当有材料过来，机器人从原点移动到材料上方点P020，吸盘打开吸取材料，延时0.5S。当IN19不置ON时，程序直接跳转到标签4，也就是六边形分拣的路线。同理其它形状分拣。跳转判定完成后，就从原点对材料进行搬移工作，把材料放到指定点，机器人再回到原点，等待下一次的抓取。通过系统调试，能达到准确的分拣不同形状的工件。

3 结束语

视觉传感器与工业机器人都随着科技的进步在不断地发展与完善。而由于视觉传感的介入，工业自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。总而言之，机器视觉的未来是非常乐观，也是充满信心的。

参考文献

[1]孙宝元，杨宝清.传感器及其应用手册[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]贾云得.机器视觉[M].北京：科技出版社，2000.

作者简介：刘颖君（1983-），女，湖北黄冈，现就职于华南理工大学广州学院，研究方向：机电一体化。

冯木易（1978-），男，湖北天门，现就职于浙江欣亚电器有限公司，电气工程师。

廖骏森，华南理工大学广州学院机械工程学院，机械电子工程，学生。

摘 要：文章介绍了康耐视视觉传感器应用在广州数控工业机器人的物料分拣系统中。通过PLC将视觉传感器与工业机器人连接起来，用于工件的分拣与搬运，通过实验样机的线路设计，程序编写与调试探讨了视觉传感器的优越性及其在工业机器人生产过程中的应用。

关键词：视觉传感器；工业机器人；PLC

引言

视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，与工业机器人配合使用来进行尺寸、形状、颜色等的判别与物料分拣，进而控制设备生产工作。

1 视觉传感器

1.1 视觉传感器的概念及工作原理

视觉传感是应用在生产装置上的一种电子图像技术。通过视觉传感器把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单位，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。并根据判别结果进而控制设备生产工作。整个视觉传感器主要有三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计像素的能力，图像的清晰和细腻程度常用分辨率来衡量，以像素数量表示。无论距离目标数米或数厘米远，传感器都能“看到”细腻的目标图像。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。

1.2 视觉传感器的优势及其应用

视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。本设计采用康耐视机器视觉，本视觉系统具备智能型视觉工具，使用In-sight Explorer软件可以进行各类型的函数参数设计。此外，In-Sight系统，可与PLC、机械手网络及PC设备接合。识别原理：利用物品形状的不同，反射光源面积大小的不同，使得生成的图像的象素灰度值的大小不同，从而进行物品的识别。本次项目，利用视觉系统识别的物件有三种，分别为方形、圆形及六边形。具体的视觉程序步骤如下。

1.2.1打开工具栏菜单：图案匹配FindPatterns ，双击FindPatterns。

1.2.2选中模板区域和搜寻区域。

1.2.3打开工具栏菜单：打开储存固定区域Region，双击Region。

1.2.4选中模板区域。

1.2.5打开工具栏菜单：输入Extracthistogram ，双击。

1.2.6选中外部区域，外部区域选择Region，单击选择文本。

2 工业机器人

2.1 国内工业机器人的发展情况

我国工业机器人起步于70年代初期，工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。事实上，中国的制造业正在迅速进入机器人时代。

2.2 广州数控工业机器人在系统中的应用

本设计为视觉传感器在工业机器人上的应用研究，利用可编程控制器、视觉传感器与机器人结合分拣不同形状物件。由视觉传感器检测不同形状物件，经计算机分析图像、辨别，输出信号给可编程控制器，最后由工业机器人抓取物件、搬运，完成 “识别-抓取-搬运”的流程。工业机器人对视觉信号的采集与分拣程序包括材料抓取，跳转判定及搬移工作，程序部分如下。

L01： 标签一

MOVL P019， V060， Z0； 机器人原点P019

WAIT IN17==ON； PLC给信号触发

MOVL P020， V060， Z0； 移动到抓取点

SET OUT18， ON； 吸盘吸

DEAY T000.5S； 延时0.5S

MOVL P019， V060， Z0； 返回P019

GOTO L05 IF IN19==ON； 跳转标签5

GOTO L04； 跳转标签4

L05： 标签5

GOTO L03 IF IN18==ON 跳转标签3

GOTO L02； 跳转标签2

L02： 标签2（圆形分拣）

MOVL P023， V060， Z0；

MOVL P024， V060， Z0；

SET OUT18， OFF； 吸盘放

MOVL P023， V060， Z0；

GOTO L01； 回原点

分拣任务分三步走，圆形，方形，六边形材料分拣。在机器人分拣动作启动之前，它处于一直扫描中，当有材料过来，机器人从原点移动到材料上方点P020，吸盘打开吸取材料，延时0.5S。当IN19不置ON时，程序直接跳转到标签4，也就是六边形分拣的路线。同理其它形状分拣。跳转判定完成后，就从原点对材料进行搬移工作，把材料放到指定点，机器人再回到原点，等待下一次的抓取。通过系统调试，能达到准确的分拣不同形状的工件。

3 结束语

视觉传感器与工业机器人都随着科技的进步在不断地发展与完善。而由于视觉传感的介入，工业自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。总而言之，机器视觉的未来是非常乐观，也是充满信心的。

参考文献

[1]孙宝元，杨宝清.传感器及其应用手册[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]贾云得.机器视觉[M].北京：科技出版社，2000.

作者简介：刘颖君（1983-），女，湖北黄冈，现就职于华南理工大学广州学院，研究方向：机电一体化。

冯木易（1978-），男，湖北天门，现就职于浙江欣亚电器有限公司，电气工程师。

廖骏森，华南理工大学广州学院机械工程学院，机械电子工程，学生。