第4章工业机器人的环境感觉技术ppt课件.ppt

《第4章工业机器人的环境感觉技术ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章　工业机器人的环境感觉技术4.1　工业机器人的视觉4.2　工业机器人的触觉4.3　工业机器人的位置及位移4.4　焊接机器人传感系统4.5　装配机器人传感系统4.1　工业机器人的视觉4.1.1　视觉系统的硬件组成视觉系统可以分为图像输入(获取)、图像处理、图像输出等几个部分(如图4.1所示)。实际系统可以根据需要选择其中的若干部件。图4.1　视觉系统的硬件组成1.视觉传感器视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。大多数机器人视觉都不必通过胶卷等媒介物，而是直接把景物摄入。过去经常使用光导摄像等电视摄像机作为机器人的视觉传感器，近年来开发了CCD(电荷耦合器

2、件)和MOS(金属氧化物半导体)器件等组成的固体视觉传感器。固体传感器又可以分为一维线性传感器和二维线性传感器，目前二维线性传感器已经能做到4000个像素以上。由于固体视觉传感器具有体积小、重量轻等优点，因此应用日趋广泛。由视觉传感器得到的电信号，经过A／D转换成数字信号，称为数字图像。一般地，一个画面可以分成256×256像素、512×512像素或1024×1024像素，像素的灰度可以用4位或8位二进制数来表示。一般情况下，这么大的信息量对机器人系统来说是足够的。要求比较高的场合，还可以通过彩色摄像系统或在黑白摄像管前面加上红、绿、蓝等滤光器得到颜色信息和较好的反

3、差。　　如果能在传感器的信息中加入景物各点与摄像管之间的距离信息，显然是很有用的。每个像素都含有距离信息的图像，称之为距离图像。目前，有人正在研究获得距离信息的各种办法，但至今还没有一种简单实用的装置。2.摄像机和光源控制机器人的视觉系统直接把景物转化成图像输入信号，因此取景部分应当能根据具体情况自动调节光圈的焦点，以便得到一张容易处理的图像，为此应能调节以下几个参量：　　①焦点能自动对准要看的物体；　　②根据光线强弱自动调节光圈；　　③自动转动摄像机，使被摄物体位于视野中央；　　④根据目标物体的颜色选择滤光器。　　此外，还应当调节光源的方向和强度，使目

4、标物体能够看得更清楚。3.计算机由视觉传感器得到的图像信息要由计算机存储和处理，根据各种目的输出处理后的结果。20世纪80年代以前，由于微计算机的内存量小，内存的价格高，因此往往另加一个图像存储器来储存图像数据。现在，除了某些大规模视觉系统之外，一般都使用微计算机或小型机。除了通过显示器显示图形之外，还可以用打印机或绘图仪输出图像，且使用转换精度为8位A/D转换器就可以了。但由于数据量大，要求转换速度快，目前已在使用100MB以上的8位A／D转换芯片。4.图像处理机一般计算机都是串行运算的，要处理二维图像很费时间。在要求较高的场合，可以设置一种专用的图像处理机，以便

5、缩短计算时间。图像处理只是对图像数据做了一些简单、重复的预处理，数据进入计算机后，还要进行各种运算。4.1.2　机器人视觉的应用　　1.弧焊过程中焊枪对焊缝的自动对中图4.2所示为具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统结构。图像传感器直接安装在机器人末端操作器。焊接过程中，图像传感器对焊缝进行扫描检测，获得焊前区焊缝的截面参数曲线，计算机根据该截面参数计算出末端操作器相对焊缝中心线的偏移量Δ，然后发出位移修正指令，调整末端操作器直到偏移量Δ=0为止。瑞典ASEA公司研制的Opotocator弧焊用视觉系统，安装在距工件175mm高度，视野宽度32mm，分辨率0.06m

6、m;安装在IRL6／2弧焊机器人上能达到对中精度为0.40mm。这种传感器还可测量出钢板厚度，能自动调节弧焊电流，从而保证焊接质量，并使厚度为0.80mm的薄钢板焊接成为可能。弧焊机器人装上视觉系统后给编程带来了方便，编程时只需严格按图样进行即可。在焊接过程中产生的焊缝变形、装卡及传动系统的误差均可由视觉系统自动检测并加以补偿。　　图4.3所示为用视觉技术实现机器人弧焊工作焊缝的自动跟踪原理图。图4.2　具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统结构图4.3　用视觉技术实现机器人弧焊工作焊缝的自动跟踪原理图2.装配作业中的应用图4.4所示为一个吸尘器自动装配实验系统，由2

7、台关节机器人和7台图像传感器组成。组装的吸尘器部件包括底盘、气泵和过滤器等，都自由堆放在右侧备料区，该区上方装设三台图像传感器(α、β、γ)，用以分辨物料的种类和方位。机器人的前部为装配区，这里有4台图像传感器A、B、C和D，用来对装配过程进行监控。使用这套系统装配一台吸尘器只需2分钟。图4.4　吸尘器自动装配实验系统3.机器人非接触式检测在机器人腕部配置视觉传感器，可用于对异形零件进行非接触式测量，如图4.5所示。这种测量方法除了能完成常规的空间几何形状、形体相对位置的检测外，如果配上超声、激光、x射线探测装置，还可进行零件内部的缺陷探伤、表面涂层厚度测量等作