机器视觉图像采集卡在上下料机器人上的应用解析
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作者:Jingchengshiye
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发布时间: 2020-03-26
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通过对摄像机采集的图像进行图像增强、分割和模式识别来获取零件空间坐标信息，通过串口通信将零件坐标信息发送给机器人，实现机床的自动上下料。
随着机器人技术不断进步，对机器人的要求越来越高，在数控加工领域，换刀和上下料机器人正越来越多的替代人工完成机器换刀和正下料。由于零件的形状各异，如何让机器人识别并抓取待加工零件成为设计上下料机器人的难题之使用机器视觉技术可以有效解决零件的识别和定位这一难题。通过对摄像机采集的图像进行图像增强、分割和模式识别来获取零件空间坐标信息，通过串口通信将零件坐标信息发送给机器人，实现机床的自动上下料。
1、总体方案设计
上下料机器人视觉控制系统主要由图像采集卡、镜头、工业相机、机器人、于东控制单元、计算机一级图像处理软件组成。工业相机通过1394接口与图像采集卡相连，图像采集卡通过代1插槽与计算机相连。首先，对摄像机进行标定确定图像坐标与实，际坐标之间的关系矩阵，该关系矩阵将作为编制视觉控制软件的参数用于计算图像点对应的空间坐标。其次，确定光源的打光方式，机器视觉系统中最关键的一个方面就是选择正确的照明，机器视觉光源直接影响到图像的质量，进而影响到系统的性能。其次确定图像处理的方案，对图像进行图像增强、图像分割并进行图像匹配，确定目标的图像坐标，根据图像坐标和关系矩阵求出目标的空间坐标最后，将空间坐标通过串口传送至机器人，机器人接收到信息并执行动作实现上下料。
2、核心部件选型
2.1、工业相机和镜头选型
设备主要用于识别尺寸在（15）X150m＂的二维机械零件视角范围选在（ISOm，因此选用某有限公司的K45M工业相机，该款工业相机的分辨率达到a的2×1叫勇，曝光时间在和852m之间，光学尺寸为12，幀频为乃心，传感器类型输出方式为CCD根据视角范围和相机分辨率可以确定该视觉系统的精度为1SUNhmmm1040-1.44如果使用亚像素细分法，系统下精度可以达到014mm，可以满足设备的精度要求。
镜头选择应注意：（D焦距；p目标高度③影像高度；4放大倍数付影像至目标的距离⑥m心点⑦畸变。综合考虑，选用日本Gmp“ar镜头，型号为：rio614-Afp，55焦距定焦．L4光圈，接口方式：c。
2.2、光源选型
光源的种类很多，有卤光灯、荧光灯JED光源等，目前｜ED光源最常用，主要由以下几个特点（D使用寿命长；OFD光源是用多颗IFD排列而成，可以设计成复杂的结构，实现不同光源照射角度③有多种颜色可选，包括红绿蓝白还有紫外红外等。针对不同检测物体的表面特征和材质选用不同颜色，IED光源的打光方式也分很多种，有垂直照射值射环形光源带角度环形光源低角度环形光源、水平照射环形光源、直射漫反射光源、低角度漫反射光源背光源条形光源等等，由于零件属于不反光物体，可以选用直射环形光源或者背光源，但是由于设备的视角范围比较大（152m，从成本的角度考虑，还是选用直射环形光源。
3、视觉系统搭建
3.1、摄像机标定
空间景物坐标和其在图像中对应的坐标的几何关系是由摄像机几何成像模型决定的，这个几何模型的参数就起摄像的参数。这个参数是需要通过摄像机标定得到的。标定的过程就是确定空间坐标和图像坐标之间的关系的过程，标定的精度直接影响到机器视觉的精度＾使用传统的h标定法对摄像机进行标。
3.2、软件编程
图像处理工具提供一套全方位的参照标准算法和图形工具，用于进行图像处理分析可视化和算法开发。可进行图像增强、图像去模糊、特征检测降噪、图像分割、几何变换和图像配准。许多工具箱函数采用，了多线程技术，以利用多核和多处理器计算机，使用ⅶWnp函数可以获取外部硬件资源D。
上下料机器人视觉图像处理流程
图像值化前设计一种与零件灰度值相匹配的特征提取方法并提出一种自适应的阈值确定方法将图像二值化。通过实验证明，该自适应的阈值确定用于图像二值化之后的效果较好，满足零件上下料的要求。
