平面多關(guān)節(jié)scara機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用機(jī)器人本體部分-電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　平面多關(guān)節(jié)SCARA機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用機(jī)器人本體部分</p><p>　　平面多關(guān)節(jié)SCARA機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用機(jī)器人本體部分</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　從生活中我們知道，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)在生

2、產(chǎn)生活中占重要地位，我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求也在行業(yè)轉(zhuǎn)型的推動(dòng)下迅速增長(zhǎng)，2014年就成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)。我國(guó)現(xiàn)在已是全球最大制造業(yè)國(guó)家，有全球工廠的稱號(hào)，但是很大程度都是國(guó)內(nèi)制造業(yè)當(dāng)中大量的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)供獻(xiàn)出來的。對(duì)我們來說，現(xiàn)在這個(gè)階段如果想要保住我國(guó)在全球的市場(chǎng)地位，必定要進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)大升級(jí)，大力發(fā)展勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)今廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè),實(shí)現(xiàn)了替代人力工作。平面多關(guān)節(jié)SCARA機(jī)器人，也叫關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人，是現(xiàn)階段工

3、業(yè)生產(chǎn)中最最普遍的工業(yè)機(jī)器人的形式。大量勞動(dòng)密集型行業(yè)正在使用關(guān)節(jié)機(jī)械手臂設(shè)備替代人工操作流水線作業(yè)，使生產(chǎn)方式得以革新，效率大大提高。</p><p>　　近年來，每個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛制定符合自己國(guó)家工業(yè)發(fā)展的復(fù)興計(jì)劃以加強(qiáng)自己國(guó)家制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。將來，機(jī)器人技術(shù)必將成為引領(lǐng)世界工業(yè)再發(fā)展！</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用YAMAHA SCARA機(jī)器人完成生產(chǎn)線輸送搬運(yùn)。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的物料追

4、蹤及抓取，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的識(shí)別及追蹤方案，采集位置及運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算。視覺識(shí)別系統(tǒng)在許多行業(yè)中已得到應(yīng)用。通過視覺識(shí)別系統(tǒng)，可在高速連續(xù)的生產(chǎn)線上準(zhǔn)確的抓拍物體的平面坐標(biāo)及旋轉(zhuǎn)角度。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、相應(yīng)的YAMAHA 機(jī)器人語言和YAMAHA 機(jī)器人設(shè)計(jì)軟件（RCX-Studio、iVY2 Studio等），結(jié)合YAMAHA SCARA機(jī)器人手冊(cè)、YAMAHA追蹤設(shè)計(jì)手冊(cè)和YAMAHA視覺使用手冊(cè)完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)。</p>

5、<p>　　關(guān)鍵字: 工業(yè)機(jī)器人;YAMAHA SCARA機(jī)器人;視覺識(shí)別系統(tǒng)</p><p>　　Planar Multi Joint SCARA Robot Handling Robot Body Part</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　We know from life, indus

6、trial robot automation production occupies an important position in the production of life, to promote China's domestic market demand in the industry transformation of the rapid growth in 2014 to become the world'

7、;s largest robot market. China is now the world's largest manufacturing country, the title of the world's factories, but a large part of the domestic manufacturing industry, which is a large number of labor-inten

8、sive industries to offer. For us, at this stage, if </p><p>　　In recent years, each developed country has developed a plan to meet the national industrial development to enhance the competitiveness of the na

9、tional manufacturing industry. In the future, robot technology will become the leading industry in the world!</p><p>　　This design uses YAMAHA SCARA robot to complete the production line transportation. In o

10、rder to realize the accurate material tracking and grasping, the corresponding recognition and tracking scheme is designed, and the position and trajectory are collected. Visual recognition system has been applied in man

11、y industries. Through the vision recognition system, the plane coordinates and the rotation angle of the object can be accurately captured on the high speed continuous production line. Through</p><p>　　Key W

12、ords: Industrial Robot；YAMAHA SCARA Robot ；Visual Recognition System.</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　第一章　緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究目的與意義1</p><

13、p>　　1.2 工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 主要研究?jī)?nèi)容及本文基本結(jié)構(gòu)3</p><p>　　第二章　課題設(shè)計(jì)方案的選型5</p><p>　　2.1 SCARA機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)5</p><p>　　2.2 計(jì)米輪和編碼器介紹6<

14、;/p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)單元7</p><p>　　2.4 機(jī)器人視覺系統(tǒng)8</p><p><b>　　2.5小節(jié)10</b></p><p>　　第三章　SCARA機(jī)器人系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 視覺識(shí)別系統(tǒng)硬件分析11</p><p

15、>　　3.2 視覺識(shí)別系統(tǒng)主要硬件選型11</p><p>　　3.2.1 選擇具體的主體控制器類型12</p><p>　　3.2.2 相機(jī)的選擇與應(yīng)用介紹12</p><p>　　3.2.3 機(jī)器人選型15</p><p>　　3.3 雅馬哈控制器RCX34015</p><p>　　3.3.1 R

16、CX340的外觀15</p><p>　　3.3.2控制系統(tǒng)17</p><p>　　3.3.3 RCX340控制器電源連接17</p><p>　　3.3.4 輸入輸出接口18</p><p><b>　　3.4 小節(jié)20</b></p><p>　　第四章　SCARA機(jī)器人視覺控制系

17、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 控制系統(tǒng)工作流程21</p><p>　　4.2　IVY2 Studio使用步驟22</p><p>　　4.3　IVY2系統(tǒng)的軟件設(shè)置22</p><p>　　4.3.1iVY2 單元的連接設(shè)置22</p><p>　　4.3.2確認(rèn)電腦與iVY2單元的連接23

18、</p><p>　　4.3.3使用iVY2 Studio前的設(shè)置24</p><p>　　4.3.4連接IVY2 Studio與iVY2單元29</p><p>　　4.4詳細(xì)追蹤說明30</p><p>　　4.4.1參數(shù)說明30</p><p>　　4.4.2 攝像機(jī)標(biāo)定和輸送機(jī)校準(zhǔn)方法31</p

19、><p>　　4.5程序設(shè)計(jì)32</p><p>　　4.5.1程序的編寫32</p><p>　　4.5.2程序的檢查34</p><p><b>　　4.6　小節(jié)36</b></p><p>　　第五章　總結(jié)與展望37</p><p><b>　　參考文

20、獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　致　　謝39</b></p><p><b>　　第一章　緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究目的與意義</p><p>　　本課題的主要來源是人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求。隨著社會(huì)快速發(fā)展，機(jī)器人在各種行業(yè)中扮演了各

21、種角色，同時(shí)也因?yàn)榭萍嫉目焖龠M(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的需求量變得日益增長(zhǎng)。出于這個(gè)原因，傳統(tǒng)人工作業(yè)在與其相比較下的局限性和缺陷體現(xiàn)的也日益突出。</p><p>　　因?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化智能技術(shù)一天又一天的進(jìn)步和發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人越來越成為國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)企業(yè)研究的智能技術(shù)產(chǎn)品，并將其應(yīng)用和推廣到生產(chǎn)生活的方方面面。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有它的必然性。人們?cè)絹碓蕉嗟氖褂霉I(yè)機(jī)器人，機(jī)器人從而不斷改變著人類的工作和生活方式，智

22、能機(jī)器人技術(shù)也可能引領(lǐng)人類的第三代工業(yè)革命的。</p><p>　　“十三五”時(shí)期是我國(guó)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的重要時(shí)期，應(yīng)該把握國(guó)際機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，整合優(yōu)勢(shì)機(jī)器人的資源，制定相關(guān)發(fā)展對(duì)策，抓住機(jī)器人行業(yè)發(fā)展機(jī)遇，營(yíng)造機(jī)器人行業(yè)良好發(fā)展環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)又快又好的發(fā)展。機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展受到地球各國(guó)的密切關(guān)注，我國(guó)在許多發(fā)展規(guī)劃中設(shè)置了機(jī)器人行業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，鼓勵(lì)機(jī)器人行業(yè)健康快速穩(wěn)定的發(fā)展。</p&g

23、t;<p>　　如何讓機(jī)器人又快又好又穩(wěn)定工作起來，就需要對(duì)各種學(xué)科進(jìn)行探索。來保確定機(jī)器人能正常工作，并遵從人們所預(yù)想的動(dòng)作去行動(dòng)。這樣需要控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以上功能。機(jī)器人是一個(gè)特別特別讓人難以理解的系統(tǒng)工程，是很多很多的知識(shí)組成。</p><p>　　1.2 工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求</p><p>　　如今，因?yàn)楣と斯べY不斷上漲，生產(chǎn)領(lǐng)域大家普遍開始使用機(jī)器

24、人代替工人，由此工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)開始變大。地球各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)先恐后研究、規(guī)劃、制定符合自己國(guó)家工業(yè)發(fā)展的復(fù)興政策來增強(qiáng)自己國(guó)制造業(yè)的能力。美國(guó)再工業(yè)化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略、德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略、日本機(jī)器人新戰(zhàn)略、歐洲火花計(jì)劃、韓國(guó)機(jī)器人強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、新工業(yè)法國(guó)、中國(guó)制造2025戰(zhàn)略，全部將發(fā)展重點(diǎn)瞄向機(jī)器人。機(jī)器人將對(duì)全球科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)格局帶來重大的影響。我國(guó)工人工資相比幾年前的翻了好幾倍，在如此的情況下，使用機(jī)器人變換成為智能生產(chǎn)，也是我國(guó)的戰(zhàn)略。

25、</p><p>　　國(guó)內(nèi)企業(yè)引入機(jī)器人既能減少用工成本，又可以提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)數(shù)據(jù)，2010年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量為1.50萬臺(tái)；2011年達(dá)到2.26萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)50.7%；2013 年達(dá)到3.66萬臺(tái)，同比增幅達(dá)60%；2014年達(dá)到5.71萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)56%，占全球銷量的四分之一；2015年達(dá)6.6萬臺(tái)，占全球銷量的27.02%；2016 年達(dá)8.2萬臺(tái)，占全球銷量的28.18%。如我國(guó)已經(jīng)

26、連續(xù)五年成為地球上工業(yè)機(jī)器人買入量最多的國(guó)家。</p><p>　　現(xiàn)如今這個(gè)階段，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展在全地球范圍內(nèi)加速，大概2017年的全世界工業(yè)機(jī)器人賣出量將繼續(xù)大幅度的增長(zhǎng)，賣出量也許飆升至30萬臺(tái)。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展水平差距很大，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)器人技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)先進(jìn)于國(guó)內(nèi)。現(xiàn)如今這個(gè)階段

27、國(guó)際機(jī)器人市場(chǎng)估計(jì)有82億到110億，尤其是工業(yè)機(jī)器人占比最多。大概到2025年，整個(gè)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)將達(dá)到500多億，服務(wù)機(jī)器人從原來的300多萬臺(tái)增到1200多萬臺(tái)，美利堅(jiān)合眾國(guó)和日本國(guó)一直代表著工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向，是地球上工業(yè)機(jī)器人方向的最完美水平?，F(xiàn)今這個(gè)階段全球賣出的10000多臺(tái)軍事方面的機(jī)器人有70%來自美利堅(jiān)合眾國(guó)。美利堅(jiān)合眾國(guó)最近研發(fā)的軍用機(jī)器人，表示拿起120公斤很輕松，而且還能運(yùn)動(dòng)的跟人行走速度一般，也就6km/h，

28、能夠自由行動(dòng)于各式各樣的地方，就算旁側(cè)受到敵人進(jìn)攻，還可以繼續(xù)完美運(yùn)行，非常靠譜。 </p><p>　　我國(guó)的機(jī)器人相關(guān)技術(shù)發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。從20世紀(jì)80年代開始起步，1990年開始展頭露角并得到了一定的發(fā)展，在21世紀(jì)初開始進(jìn)入到機(jī)器人加快生產(chǎn)的時(shí)代。21世紀(jì)第十年后，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在工廠工作的情況越來越普遍，在這個(gè)階段工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)鏈開始又快又好的發(fā)展了。在我國(guó)攻關(guān)和我國(guó)工業(yè)機(jī)器人加速發(fā)展等計(jì)劃支

29、持下，1990年開始，一部分有自己專利的焊接、組裝、抓取、搬運(yùn)、堆垛等高科技工業(yè)機(jī)器人全面出世，使得我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)生活的方方面面都走出了重要的一步步?，F(xiàn)今這個(gè)階段，國(guó)產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人開始大批大批的出口，國(guó)內(nèi)各種各樣的工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人企業(yè)擁有了毀天滅地的技術(shù)實(shí)力，2014年國(guó)產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人銷售總量輕輕松松的超過12000多臺(tái)。在這種情況下，我國(guó)政府繼續(xù)無條件努力支持工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，如今憑借我國(guó)相關(guān)政策已經(jīng)形成了以安

30、徽埃夫特機(jī)器人公司、廣州數(shù)控機(jī)器人公司、廣東拓斯達(dá)機(jī)器人公司等為行業(yè)代表的眾多工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人公司，使我國(guó)加快推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)建立了堅(jiān)實(shí)的地基。21世紀(jì)第13年，由我國(guó)政府聯(lián)合各家工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人公司組成了中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人研發(fā)生產(chǎn)銷售技術(shù)支持同</p><p>　　1.4 主要研究?jī)?nèi)容及本文基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　本選題主要來源于生產(chǎn)生活中人類工業(yè)自動(dòng)化對(duì)機(jī)器人的需求越來越大了

31、，隨著科技技術(shù)的一天天發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用范圍也日益增大。傳統(tǒng)的人工作業(yè)的缺點(diǎn)表現(xiàn)的日益明顯。目前，人工作業(yè)存在著許多不確定因素，使用機(jī)器人可以節(jié)約成本，提高工作效率，更大程度保護(hù)勞動(dòng)人民的生命安全，更加方便企業(yè)進(jìn)行管理，但由于技術(shù)限制和人們對(duì)該技術(shù)的懷疑，使得機(jī)器人的推廣受到了巨大的限制。</p><p>　　本課題研究的主要問題中有如下面幾個(gè)：</p><p>　　1.插補(bǔ)計(jì)算的研究與應(yīng)

32、用</p><p>　　2.機(jī)器人各個(gè)模塊的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.相應(yīng)的識(shí)別及追蹤方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　4.機(jī)器人視覺系統(tǒng)的軟件調(diào)試</p><p>　　本文的研究方法和手段有如下幾個(gè)方面：</p><p>　　首先，通過對(duì)課題進(jìn)行了理性的研究與分析，初步認(rèn)知課題的現(xiàn)實(shí)性與實(shí)用性。其次，在

33、圖書館根據(jù)需求查閱有關(guān)資料，學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，了解所需的專業(yè)技術(shù)知識(shí)并對(duì)產(chǎn)品有初步的設(shè)計(jì)思路。然后對(duì)其硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后使用電腦，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　本文的研究步驟如下：</p><p>　　閱讀任務(wù)書，了解課題內(nèi)容，明確具體要求。</p><p>　　對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行深入分析。</p><p>　　提出合理的設(shè)計(jì)方案。</

34、p><p>　　查閱參考文獻(xiàn)與相關(guān)資料，進(jìn)行篩選。</p><p>　　使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。</b></p><p>　　本文的結(jié)構(gòu)大致如下：</p><p>　　第一章：前言，闡述工業(yè)機(jī)器人的研究目的和意義以及市場(chǎng)對(duì)它需求和目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。<

35、;/p><p>　　第二章：課題設(shè)計(jì)方案的選型，介紹了平面多關(guān)節(jié)SCARA機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)、計(jì)米輪、編碼器、機(jī)器人控制系統(tǒng)和機(jī)器人視覺系統(tǒng)。</p><p>　　第三章：機(jī)器人視覺部分的硬件選型，機(jī)器人控制器的具體分析以及相關(guān)技術(shù)說明。</p><p>　　第四章：這章主要介紹了基于YAMAHA SCARA機(jī)器人的控制器RCX340和IVY2視覺系統(tǒng)的軟件和硬件的連接，這部

36、分很關(guān)鍵，直接影響到成功與否。接著進(jìn)行相關(guān)的軟件初始化設(shè)置，最后我自己再編寫相關(guān)的雅馬哈機(jī)器人語言，進(jìn)行仿真，無誤后基本可確定實(shí)現(xiàn)了本課題的要求。</p><p>　　第二章　課題設(shè)計(jì)方案的選型</p><p>　　2.1 SCARA機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　SCARA機(jī)器人，即Selective Compliance Assemblyrobot Arm，又

37、名水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人，是工業(yè)機(jī)器人家庭應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)構(gòu)型。</p><p>　　圖2.1SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Fig. 2.1 SCARA Robot structure diagram</p><p>　　SCARA機(jī)器人有3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向[1]。另一個(gè)關(guān)節(jié)是移動(dòng)關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運(yùn)動(dòng)。手

38、腕參考點(diǎn)的位置是由兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的角位移φ1和φ2，及移動(dòng)關(guān)節(jié)的位移z決定的，即p=f(φ1,φ2,z) [3]，這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)10m/s，比一般關(guān)節(jié)式機(jī)器人快數(shù)倍。它最適用于平面定位，垂直方向進(jìn)行裝配的作業(yè)。</p><p>　　1978年，日本山梨大學(xué)牧野洋發(fā)明SCARA機(jī)器人，該機(jī)器人具有四個(gè)軸和四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度(包括沿X,Y,Z方向的平移和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)自由度) [4]

39、。</p><p>　　SCARA系統(tǒng)在x,y方向上具有順從性，而在Z軸方向具有良好的剛度，此特性特別適合于裝配工作[2]。SCARA的另一個(gè)特點(diǎn)是其串接的兩桿結(jié)構(gòu)，類似人的手臂，可以伸進(jìn)有限空間中作業(yè)然后收回，適合于搬動(dòng)和取放物件，如集成電路板等[5]。</p><p>　　在現(xiàn)在這個(gè)階段SCARA機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多很多工業(yè)領(lǐng)域。它的主要職能是搬取工件和裝配工作。它的第一個(gè)軸和第二

40、個(gè)軸具有轉(zhuǎn)動(dòng)特性，第三和第四個(gè)軸可以根據(jù)工作的需要的不同，制造成相應(yīng)多種不同的形態(tài)，并且一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)、另一個(gè)具有線性移動(dòng)的特性[6]。由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類似于一個(gè)扇形區(qū)域。</p><p>　　SCARA機(jī)器人可以被制造成各種大小，最常見的工作半徑在100毫米至1000毫米之間，此類的SCARA機(jī)器人的凈載重量在1千克至200千克之間[7]。SCARA機(jī)器人的特點(diǎn)是負(fù)載小、速度快，因此其主要應(yīng)

41、用在快速分揀、精密裝配等3C行業(yè)、食品行業(yè)等領(lǐng)域。</p><p>　　2.2 計(jì)米輪和編碼器介紹</p><p>　　計(jì)米輪即計(jì)米器，主要功能是在長(zhǎng)條形材料加工設(shè)備上作精密長(zhǎng)度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)工具，普遍使用于工程機(jī)械。</p><p>　　圖 2.2 計(jì)米輪實(shí)物圖</p><p>　　Fig.2.2 Meter counting wheel ph

42、ysical map</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　1.本課題所使用的計(jì)米輪是由特殊耐磨防滑質(zhì)量非常好的橡膠塑料材料與高純度的鋁合金輪架結(jié)合而成，用于長(zhǎng)時(shí)間精準(zhǔn)計(jì)量工具；</p><p>　　2.它的內(nèi)部數(shù)字電路非常高級(jí)，完全采用進(jìn)口器件，國(guó)產(chǎn)的可能不是很靠譜，整體性能既可靠又很穩(wěn)定，還能夠抵御強(qiáng)大的外部干擾。

43、</p><p><b>　　性能參數(shù)：</b></p><p>　　編碼器（encoder）是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備[8]。</p><p>　　圖2.3 編碼器實(shí)物圖</p><p>　　Fig.2.3 Encoder physical map</p><

44、;p>　　編碼器就是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小[9]。</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)單元</p><p>　　圖 2.4控制系統(tǒng)單元圖</p><p>　　Fig.2.4 Control system un

45、it diagram</p><p>　　IVY2機(jī)器人視覺模塊具有非常強(qiáng)大的畫面捕捉功能，它可以做到將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成為模擬或數(shù)字圖像，并將其輸出至圖像處理單元，可以完成圖像采集單元數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)，并使用圖像處理軟件來對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理，能夠達(dá)到傳統(tǒng)機(jī)型約2倍的搜索速度，數(shù)量較多的工件也能高速檢測(cè)[11]。它即使面對(duì)貼近的工件和奇形怪狀的工件也能進(jìn)行非常精密的邊緣檢測(cè)[10]。使用其配套的軟件IVY2-stu

46、dio可監(jiān)控校準(zhǔn)設(shè)置中和自動(dòng)運(yùn)行中的搜索情況（輸出內(nèi)容：選擇品種/捕捉圖像；搜索結(jié)果（位置·刻痕·比例)；已執(zhí)行的命令；命令所需時(shí)間），大大減輕了PC計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，提供了簡(jiǎn)單、高性能、可靠的支持。其最大的特點(diǎn)就是僅使用機(jī)器人程序即可統(tǒng)一控制（使用RCX340控制器）。</p><p>　　2.4 機(jī)器人視覺系統(tǒng) </p><p>　　視覺系統(tǒng)如圖2.5所示。不同種類的工

47、件被隨機(jī)放置在傳送帶上，圖像采集設(shè)備獲取目標(biāo)物體樣式，由計(jì)算機(jī)識(shí)別目標(biāo)類型并提取實(shí)時(shí)坐標(biāo)，將上述信息傳遞到控制器，進(jìn)而導(dǎo)引機(jī)器人完成工件分揀工作。</p><p>　　圖2.5 視覺系統(tǒng)運(yùn)行過程</p><p>　　Fig.2.5 Visual system operation process</p><p>　　該系統(tǒng)主要由工件傳送單元、圖像捕捉部分、信息處理單元

48、以及機(jī)器人與控制器單元等部分組成。</p><p>　　工件傳送單元主要由傳送帶，計(jì)米輪和編碼器等構(gòu)成。本課題中分揀的物件是鐵碗，他們都具有金屬光澤，與工件傳送帶形成了較大的顏色反差，這有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)工件的準(zhǔn)確識(shí)別與跟蹤，為更好的完成分揀抓取任務(wù)提供了必要基礎(chǔ)。</p><p>　　圖像捕捉部分由工業(yè)相機(jī)與光學(xué)鏡頭、圖像追蹤板卡以及補(bǔ)光設(shè)備構(gòu)成。光源作為分揀平臺(tái)的照明設(shè)備，被固定在傳送帶

49、的兩側(cè)，用以消除工件自身的陰影。工業(yè)相機(jī)連續(xù)拍攝傳送帶上的目標(biāo)工件，并將獲取到的信息傳遞到圖像追蹤板卡中，為后續(xù)圖像處理做好必要準(zhǔn)備。</p><p>　　信息處理單元主要由計(jì)算機(jī)構(gòu)成。該單元對(duì)視頻序列進(jìn)行一系列處理，其中包括采用相應(yīng)視覺算法對(duì)目標(biāo)工件進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，進(jìn)而獲取到目標(biāo)種類及其位置坐標(biāo)，將該信息傳遞給機(jī)器人控制器，進(jìn)而控制機(jī)器人完成分揀任務(wù)。該部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，具有分析圖像信息以及給出控制信息的重

50、要作用，是連接自動(dòng)控制系統(tǒng)中傳感器和執(zhí)行器的橋梁。</p><p>　　機(jī)器人與控制器單元主要是由基于平面多關(guān)節(jié)SCARA的四軸機(jī)械手臂和其相對(duì)應(yīng)的控制器所構(gòu)成。機(jī)器人與控制器通過專用的電纜進(jìn)行連接，控制器配有正常接口，使用該接口可與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。主機(jī)將控制信號(hào)傳遞給機(jī)器人控制器，進(jìn)而控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，即可完美完成成分揀工件的抓取作業(yè)。</p><p><b>　　2.5

51、小節(jié) </b></p><p>　　本章介紹了SCARA機(jī)器人相比于其他機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)介紹了我們所使用的相應(yīng)的計(jì)米輪和編碼器的相關(guān)參數(shù)，我們選用了雅馬哈最新款的RCX340控制器，超高清的攝像頭和目前頂配版的機(jī)器人視覺系統(tǒng)IVY2，只為更好的完成課題的要求。</p><p>　　第三章　SCARA機(jī)器人系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件的堆砌就

52、如同蓋房子前打地基一樣重要，它將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。硬件的核心是主體控制器，它有著無可替代的作用，因此選擇一款合適的主體控制器至關(guān)重要。為了使得設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)體積小，工作效率高，能耗低，更加豐富的擴(kuò)展性，本文選用雅馬哈最新款的控制器RCX340作為主體控制器，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)基于RCX340的機(jī)器人視覺系統(tǒng)系統(tǒng)。</p><p>　　3.1 視覺識(shí)別系統(tǒng)硬件分析</p><p>

53、　　視覺系統(tǒng)如圖3.1所示。工件被隨機(jī)放置在傳送帶上，圖像采集設(shè)備獲取目標(biāo)物體樣式，由計(jì)算機(jī)識(shí)別目標(biāo)類型并提取實(shí)時(shí)坐標(biāo)，將上述信息傳遞到控制器，進(jìn)而導(dǎo)引機(jī)器人完成工件分揀工作。</p><p>　　圖3.1 視覺系統(tǒng)整體硬件分析圖</p><p>　　Fig.3.1 Vision system hardware analysis</p><p>　　3.2 視覺識(shí)別

54、系統(tǒng)主要硬件選型</p><p>　　3.2.1 選擇具體的主體控制器類型</p><p>　　在機(jī)器視覺分揀系統(tǒng)中，SCARA機(jī)器人所配套的控制設(shè)備是RCX系列控制器，本文使用的是RCX340，該款控制器功能強(qiáng)大，允許外接多種類的執(zhí)行器，最多支持8個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù);具有端口信息并行處理以及中斷處理能力，有利于實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行器工作效率的最大化;斷電后再啟動(dòng)不需要做原點(diǎn)復(fù)歸，可以有效保存機(jī)器人

55、的點(diǎn)位數(shù)據(jù);有多種類的省配線架構(gòu)可供選擇，支持CC-Link, DeviceNet, Profibus和Ethernet; RCX系列的控制器具有類似PLC的控制效果，在沒有PLC控制器的情況下，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍器件的控制功能;可判斷SCARA型四自由度機(jī)器人在移動(dòng)中所經(jīng)過的軌跡位置，并輸出相應(yīng)的信息。</p><p>　　這款雅馬哈RCX340機(jī)器人控制器的外觀實(shí)物圖：</p><p>

56、;　　圖3.2 SCARA機(jī)器人控制器RCX340</p><p>　　Fig.3.2 SCARA robot controller RCX340</p><p>　　3.2.2 相機(jī)的選擇與應(yīng)用介紹</p><p><b>　　1.相機(jī)選擇 </b></p><p>　　目前，工業(yè)生產(chǎn)中使用的相機(jī)組合方式只有兩種，一是

57、普通相機(jī)與個(gè)人電腦機(jī)相結(jié)合的方式，另一種是智能相機(jī)系統(tǒng)。普通相機(jī)僅有拍照獲取圖像的功能，與之相連的PC機(jī)接收到圖像信息后，由專門的圖像處理軟件進(jìn)行處理，這一過程比較繁瑣，工作量大。智能相機(jī)則將這一過程大大整合，能自己完成圖像的捕捉、處理和通信等工作，從而給出具有多種能力、模塊化、更加穩(wěn)定等特點(diǎn)并且易于實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人視覺解決方案，可以完成多種機(jī)器視覺系統(tǒng)的使用要求。由于本課題需要搭建一個(gè)高度集成的、自動(dòng)化視覺定位抓取系統(tǒng)，因此選擇智能相機(jī)。

58、</p><p>　　在進(jìn)行智能相機(jī)選型時(shí)，通常參考以下幾點(diǎn):</p><p>　　（1）考察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可以考慮是否選用CCD相機(jī)或者CMOS相機(jī)。CCD即電荷禍合元件，為一種半導(dǎo)體器件，可以把圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)[12]。CMOS即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，是電壓控制的一種放大器件[13]。相比之下CCD相機(jī)的成像質(zhì)量好，但制造工藝復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)較高。CMOS相機(jī)照出來的圖像有點(diǎn)劣質(zhì)，但

59、優(yōu)點(diǎn)是可以減少電能的損耗，并且處理速度快。</p><p>　　（2）相片的清晰度很重要，第一步要思考并了解實(shí)際物體的精度，根據(jù)精度再選擇相機(jī)最合適的分辨率。計(jì)算公式為:相機(jī)單方向分辨率=單方向視野范圍大小/理論精度。</p><p>　　（3）其次是相機(jī)幀數(shù)的選擇，當(dāng)被測(cè)物體有運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，要選擇幀數(shù)高的工業(yè)相機(jī)。但一般來說相機(jī)的分辨率越高幀數(shù)越低，因此需要考慮幀數(shù)和分辨率的匹配。<

60、/p><p>　?。?）工業(yè)相機(jī)需要與鏡頭匹配，傳感器芯片尺寸必須小于或等于鏡頭尺寸。</p><p>　　雖然CMOS相機(jī)的拍攝圖像效果可以滿足大部分科研需要，但是本課題需要利用工業(yè)相機(jī)對(duì)傳動(dòng)帶上的工件進(jìn)行跟蹤并分揀，由于是針對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)圖像的拍攝，所以選擇CCD相機(jī)。</p><p>　　最終我們選擇使用型號(hào)為KCX-M6541-10的130萬像素的CCD相機(jī)。如下圖

61、3.3所示：</p><p>　　圖3.3 CCD相機(jī)</p><p>　　Fig.3.3 CCD camera</p><p><b>　　2.鏡頭選擇</b></p><p>　　鏡頭最主要的功能就是實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制[14]。在基于機(jī)器視覺系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，鏡頭將待成像目標(biāo)的光束變換到圖像傳感器的光敏面上，通過相機(jī)將光信

62、號(hào)轉(zhuǎn)換為最終的圖像信號(hào)。鏡頭質(zhì)量對(duì)于基于機(jī)器視覺的分揀系統(tǒng)整體性能會(huì)產(chǎn)生重要影響，所以要合理地選擇鏡頭，以便獲得最佳效果。</p><p><b>　?。?)焦距f</b></p><p>　　在光學(xué)系統(tǒng)中，衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式被稱為焦距f，通常情況下，指透鏡的光心到焦點(diǎn)之間的距離。在相機(jī)中，指的是從鏡頭的中心到相機(jī)成像平面之間的距離。鏡頭的焦距在一定程度上決

63、定了該鏡頭所拍攝的目標(biāo)在成像平面上所能夠形成的影像大小。假設(shè)以同樣的距離對(duì)某一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，那么如果光學(xué)鏡頭的焦距越長(zhǎng)，則被攝目標(biāo)在相機(jī)的光電傳感器上所成像的放大倍數(shù)就越大。</p><p><b>　　（2)視場(chǎng)角</b></p><p>　　簡(jiǎn)單來說視場(chǎng)角是指攝像機(jī)鏡頭可以捕捉到目標(biāo)圖像的最大角度范圍。光學(xué)儀器的視野范圍取決于鏡頭的視場(chǎng)角的大小，如果鏡頭的視場(chǎng)角

64、越大，那么能夠拍攝的視野就越大，相應(yīng)的光學(xué)倍率就會(huì)越小。一般來說，被拍攝的目標(biāo)若超過這個(gè)角度，那么圖像信息便不會(huì)完全被鏡頭捕獲到。</p><p><b>　　（3)景深</b></p><p>　　簡(jiǎn)單來說，在相機(jī)完成聚焦之后，在焦點(diǎn)前后的范圍內(nèi)都可以形成較為清晰的影像，那么就稱這個(gè)距離范圍為景深。利用景深可以拍攝出效果完全不同的圖像，例如對(duì)于同一場(chǎng)景，若目標(biāo)的影像

65、清晰而背景的影像模糊，則稱景深淺;相反，背景和目標(biāo)的影響同樣清晰，則稱為景深深。</p><p>　　調(diào)節(jié)景深最簡(jiǎn)單的方法就是改變光圈大小。若果將光圈調(diào)大，那么景深就會(huì)變淺;若果調(diào)小光圈也相應(yīng)變快，光圈變小，那么景深就會(huì)相應(yīng)地變深。當(dāng)然光圈變大，快門速度，快門速度則變慢。拍攝傳送帶上運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，為了避免被拍攝影像出現(xiàn)模糊的情況，應(yīng)選擇快速度并且是大光圈。</p><p><b>

66、;　?。?)F數(shù)</b></p><p>　　F數(shù)是描述可以進(jìn)入鏡頭內(nèi)光線的多少的度量，F(xiàn)數(shù)越大，那么可進(jìn)入鏡頭內(nèi)的光線就越多，反之，就越少。F數(shù)與鏡頭的有效孔徑成正比，與鏡頭的焦距成反比[15]。由于鏡頭的焦距一般是固定的，所以可以通過調(diào)節(jié)鏡頭的有效孔徑，來實(shí)現(xiàn)對(duì)F數(shù)的調(diào)節(jié)。</p><p>　　在基于機(jī)器視覺的工業(yè)機(jī)器人分揀系統(tǒng)中，需要對(duì)傳送帶上運(yùn)動(dòng)的工件進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像獲取

67、，根據(jù)實(shí)際需求，選擇的鏡頭是computar（16mm，1:1.4，2/3）鏡頭，實(shí)物如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4computar鏡頭</p><p>　　Fig.3.4 Computar Camera lens</p><p>　　該鏡頭有如下特點(diǎn):成像畸變較小，畸變率可以控制在0.3%以內(nèi);清晰成像最近距離可達(dá)0.2 m;在各種光源條件下均可成

68、像清晰均勻;結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小型化，適合安裝。</p><p>　　3.2.3 機(jī)器人選型</p><p>　　任務(wù)要求機(jī)器人抓取圓形的碗，綜合考慮所有的因素后，我們選取YAMAHA SCARA機(jī)器人YK500TW。</p><p>　　圖3.5YAMAHA SCARA機(jī)器人YK500TW</p><p>　　Fig.3.5 YAMAHA

69、SCARA robot YK500TW</p><p>　　YAMAHA SCARA機(jī)器人YK500TW擁有最大5kg的搬運(yùn)能力，它與并行鏈路機(jī)器人相比高度更加的低，可以為整套裝置節(jié)省空間。其標(biāo)準(zhǔn)周期相對(duì)比雅馬哈以往的機(jī)器人縮短了36%，大大的提高了搬運(yùn)能力，縮短了搬運(yùn)時(shí)間。YK500TW機(jī)器人主機(jī)僅重27kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于一般機(jī)器人。</p><p>　　3.3 雅馬哈控制器RCX340&l

70、t;/p><p>　　3.3.1 RCX340的外觀</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用雅馬哈控制器RCX340,其外觀如圖3.6所示：</p><p>　　圖3.6 RCX340控制器外觀圖</p><p>　　Fig.3.6 Appearance of RCX340 controller</p><p>　　雅馬哈RCX3

71、40控制器像表3.1所寫：</p><p>　　表3.1 RCX340控制器的部分名稱和功能</p><p>　　Table 3. 1 Part name and function of RCX340 controller</p><p><b>　　3.3.2控制系統(tǒng)</b></p><p>　　整個(gè)控制系統(tǒng)圖如3.7

72、所示：</p><p><b>　　圖3.7控制系統(tǒng)圖</b></p><p>　　Fig.3.7 Control system diagram</p><p>　　3.3.3 RCX340控制器電源連接</p><p>　　出于安全考慮，在機(jī)器人控制器的電源連接部分必須安裝漏電斷路器。由于機(jī)器人控制器采用IGBT的PW

73、M控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，高頻泄漏電流可能會(huì)引起安裝在外部的漏電斷路器的誤動(dòng)作。因此，在外部安裝漏電斷路器時(shí)，請(qǐng)注意選擇額定靈敏度電流(I△n)。</p><p>　　出于安全考慮，在機(jī)器人控制器的電源連接部分必須安裝電路保護(hù)器。接通機(jī)器人控制器電源或馬達(dá)起動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)額定電流三倍甚至十幾倍的超級(jí)大電流。在機(jī)器人控制器外部安裝電路保護(hù)器時(shí)，請(qǐng)注意電路保護(hù)器的工作特性。電路保護(hù)器的動(dòng)作特性中，請(qǐng)選擇中速型或低速型的帶有慣性延

74、遲機(jī)構(gòu)的電路保護(hù)器。</p><p>　　要從序列器等外部裝置控制機(jī)器人控制器的電源接通及切斷時(shí)，請(qǐng)?jiān)诳刂破鞯腁C 供電線路上安裝電磁接觸器。請(qǐng)根據(jù)客戶實(shí)際要求的安全等級(jí)使用擇產(chǎn)品之后，通過符合安全等級(jí)的電路來控制開關(guān)。此時(shí)，請(qǐng)分離主電源與控制電源的路徑，并在主電源側(cè)安裝電磁接觸器。要通過緊急停止等進(jìn)行控制時(shí)，請(qǐng)進(jìn)行主電源的接通及關(guān)閉。</p><p>　　為了抑制電源線路的雜訊，建議進(jìn)行

75、干擾濾波器的安裝。具體可以參考廠商:TDK LAMBDA，型號(hào):RSHN-2016。</p><p>　　針對(duì)雷電產(chǎn)生的浪涌雜訊，為了提高防雜訊能力，建議安裝浪涌吸收器。具體可以參考廠商：雙信電機(jī)株式會(huì)社，型號(hào)：LT-C12G801WS。</p><p>　　RCX340控制器電源連接情況如圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 RCX340控制器電源連接&l

76、t;/p><p>　　Fig.3.8 RCX340 controller power connection</p><p>　　注意：不要搞錯(cuò)端口的連接位置。不然可能會(huì)成為故障的原因。</p><p>　　3.3.4 輸入輸出接口</p><p>　　由于支持用戶系統(tǒng)，控制器可以挑選專用或者通用的輸入輸出接口。當(dāng)希望使用輸入輸出接口時(shí)，應(yīng)在控制器

77、中追加選配并聯(lián)I/O 板。如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 輸入輸出接口分布</p><p>　　Table 3.2 Input / output interface distribution</p><p>　　這是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格輸入輸出連接器的信號(hào)，看圖3.10這樣：</p><p>　　圖3.10 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格輸入輸出連接器的信號(hào)&

78、lt;/p><p>　　Fig.3.10 Standard Specification for input and output connector signals</p><p><b>　　3.4 小節(jié)</b></p><p>　　本章主要對(duì)SCARA機(jī)器人視覺控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行選型，包括機(jī)器人控制器、CCD相機(jī)、鏡頭和機(jī)器人本體，然后進(jìn)行各部

79、分的連接。特別是要注意各個(gè)部分的連接安全問題。還解決了一些實(shí)際操作會(huì)遇到的問題，只為更好的完成任務(wù)。</p><p>　　第四章　SCARA機(jī)器人視覺控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 控制系統(tǒng)工作流程</p><p>　　圖4.1為機(jī)器視覺控制系統(tǒng)的工作流程，在系統(tǒng)安裝及相機(jī)標(biāo)定完成后，控制系統(tǒng)開始運(yùn)作。首先，相機(jī)拍攝待抓取件，由視覺分析軟件獲取并處理后

80、得到其角度值和xy方向上的偏移量;然后，將其角度值和xy方向上的偏移量傳輸至RCX340，經(jīng)由運(yùn)算將其變?yōu)闄C(jī)器人空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，同時(shí)結(jié)合編碼器計(jì)數(shù)脈沖數(shù)計(jì)算出機(jī)器人所要移動(dòng)到的抓取位置。最后，由RCX340將這一位置的坐標(biāo)發(fā)送給機(jī)器人，機(jī)器人到位并完成抓取動(dòng)作。</p><p>　　圖4.1 控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　Fig.4.1 Flow chart of control

81、 system</p><p>　　在本課題控制系統(tǒng)搭建的過程中，RCX340起到了橋梁的作用，將工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)聯(lián)系起來。因此，完成各個(gè)系統(tǒng)之間的通信便成為整個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)能否搭建完美的重中之重。</p><p>　　4.2　IVY2 Studio使用步驟</p><p>　　IVY2 Studio作為YAMAHA機(jī)器人視覺部分的軟件，在使用之前要進(jìn)行一

82、系列的設(shè)置。流程圖如下4.2所示：</p><p>　　圖4.2IVY2 Studio使用步驟</p><p>　　Fig.4.2 IVY2 Studio use step</p><p>　　4.3　IVY2系統(tǒng)的軟件設(shè)置</p><p>　　4.3.1iVY2 單元的連接設(shè)置</p><p>　　1.使用專用電纜或

83、以太網(wǎng)電纜連接電腦與機(jī)器人控制器RCX340。</p><p>　　2.啟動(dòng)RCX-Studio 。 </p><p>　　3.連接控制器RCX340。</p><p>　　4.從目標(biāo)窗口菜單中的[iVY2 (I)] 中，選擇[Communication (C)] 中的 [Settings]。</p>

84、;<p><b>　　圖4.3目標(biāo)窗口</b></p><p>　　Fig. 4.3 Target window</p><p>　?。?設(shè)置IP 地址、子網(wǎng)掩碼及端口編號(hào)，按[OK] 保存設(shè)置。</p><p><b>　　圖4.4選件板參數(shù)</b></p><p>　　Fig. 4

85、.4 Option board parameters</p><p>　　4.3.2確認(rèn)電腦與iVY2單元的連接</p><p>　　啟動(dòng)iVY2 Studio。 </p><p>　　2.單擊[Connect] 按鈕。</p><p>　　圖4.5iVY2 Studio初始畫面</p><p>　　

86、Fig. 4.5 iVY2 Studio initial screen</p><p>　?。?確認(rèn)連接狀況。顯示“Connecting in progress”提示時(shí)，說明連接正常。</p><p>　　圖4.6iVY2 Studio確認(rèn)連接狀況</p><p>　　Fig. 4.6 iVY2 Studio confirm connection status<

87、;/p><p>　　4.3.3使用iVY2 Studio前的設(shè)置</p><p><b>　　１.通信設(shè)置：</b></p><p>　?、耪业焦ぞ邫?，從［Communication (C)］菜單中選擇［Settings］。</p><p><b>　　圖4.7菜單畫面</b></p>&

88、lt;p>　　Fig.4.7 Menu screen</p><p>　?、戚斎胍B接的iVY2 單元的各信息，設(shè)置完iVY2 單元的信息后，然后單擊［OK］按鈕。（注:在視覺板無響應(yīng)時(shí)，輸入至強(qiáng)制切斷iVY2Studio 連接的秒數(shù)。需中止通信設(shè)置時(shí)，請(qǐng)單擊［Cancel］按鈕。）</p><p>　　圖4.8通信設(shè)置畫面</p><p>　　Fig.4.8

89、 Communication settings screen</p><p><b>　?。?相機(jī)設(shè)置：</b></p><p>　?、艔模跢ile (F)］菜單中選擇［Set Camera］。</p><p><b>　　圖4.9菜單畫面</b></p><p>　　Fig.4.9 Menu sc

90、reen</p><p>　?、茊螕粝鄼C(jī)設(shè)置畫面中的[Channel Assignment] 按鈕。</p><p>　　圖4.10相機(jī)設(shè)置畫面</p><p>　　Fig.4.10 Camera settings</p><p>　　⑶對(duì)相機(jī)分配頻道后，單擊[OK] 按鈕。（注：將顯示連接的相機(jī)一覽表，在Ch 中選擇相機(jī)頻道?？蛇x擇的相機(jī)頻

91、道為1 ～ 16，無法重復(fù)選擇其它相機(jī)已選擇的相機(jī)頻道。按[OK] 按鈕，分配所選的相機(jī)頻道。需中止相機(jī)頻道的分配時(shí)，請(qǐng)單擊[Cancel] 按鈕。）</p><p>　　圖4.11相機(jī)設(shè)置未分配相機(jī)頻道畫面</p><p>　　Fig.4.11 Camera settings do not allocate camera channel</p><p>　?、冉Y(jié)束

92、相機(jī)頻道的分配。（注：相機(jī)頻道分配正常設(shè)置時(shí)，單擊[OK] 按鈕，結(jié)束相機(jī)頻道的分配。）</p><p>　?、蛇M(jìn)行相機(jī)的各種設(shè)置，然后單擊［OK］按鈕。（注：將在相機(jī)設(shè)置畫面中顯示分配了相機(jī)頻道的相機(jī)。設(shè)置觸發(fā)模式、曝光時(shí)間、超時(shí)、排序方式。關(guān)于觸發(fā)模式、曝光時(shí)間、超時(shí)、排序方式，需中止相機(jī)設(shè)置時(shí)，請(qǐng)單擊［Cancel］按鈕。）</p><p>　　圖4.12相機(jī)的各種設(shè)置</p&

93、gt;<p>　　Fig.4.12 Camera settings</p><p>　　結(jié)束相機(jī)設(shè)置。（注：正常更改相機(jī)設(shè)置后，單擊［OK］按鈕結(jié)束相機(jī)設(shè)置。） </p><p><b>　　３.RC 設(shè)置：</b></p><p>　?、艔模跢ile (F)］菜單中選擇[Set RC'

94、s]。</p><p><b>　　圖4.13菜單畫面</b></p><p>　　Fig.4.13 Menu screen</p><p>　　⑵進(jìn)行RC 的各種設(shè)置，然后單擊［OK］按鈕。（注：畫面布局用于設(shè)置從iVY2 單元的DVI 輸出端子輸出至監(jiān)控時(shí)的畫面布局。僅在畫面布局中選擇[Specify 2Channels] 時(shí)，才會(huì)顯示[I

95、- Channel 1] 和[I- Channel 2]。請(qǐng)?jiān)O(shè)置監(jiān)控輸出的相機(jī)頻道。需中止RC 設(shè)置時(shí)，請(qǐng)單擊［Cancel］按鈕。）</p><p>　　圖4.13RC設(shè)置畫面</p><p>　　Fig.4.13 Set screen</p><p>　　結(jié)束RC 設(shè)置。（注：正常更改RC 設(shè)置后，單擊［OK］按鈕結(jié)束RC 設(shè)置。）</p><

96、;p><b>　?。?照明設(shè)置：</b></p><p>　　⑴從［File (F)］菜單中選擇[Set Light]。</p><p><b>　　圖4.14菜單畫面</b></p><p>　　Fig.4.14 Menu screen</p><p>　?、七M(jìn)行照明的各種設(shè)置，然后單擊［O

97、K］按鈕。（注：將顯示照明設(shè)置畫面。關(guān)于模式、頻率、類型、調(diào)光值、時(shí)間、同步相機(jī)。需中止照明設(shè)置時(shí)，請(qǐng)單擊［Cancel］按鈕。）</p><p>　　圖4.15照明設(shè)置畫面</p><p>　　Fig.4.15 Lighting settings</p><p>　　⑶結(jié)束照明設(shè)置。（注：正常更改照明設(shè)置后，單擊［OK］按鈕結(jié)束照明設(shè)置。）</p>

98、<p>　　4.3.4連接IVY2 Studio與iVY2單元</p><p>　?、艈螕糇髠?cè)工具欄的[Connect] 按鈕。</p><p>　　圖4.17連接iVY2 Studio 與iVY2 單元</p><p>　　Fig. 4.17 Connect iVY2 Studio with iVY2 unit</p><p>　

99、?、魄袚Q至監(jiān)控模式。（注：將顯示監(jiān)控模式畫面。在監(jiān)控模式畫面中，畫面左下方將顯示“Monitor Mode”的提示。）</p><p>　　圖4.18監(jiān)控模式畫面</p><p>　　Fig. 4.18 Monitor mode screen</p><p><b>　　4.4詳細(xì)追蹤說明</b></p><p><

100、;b>　　4.4.1參數(shù)說明</b></p><p>　　如果機(jī)器人后續(xù)輸送機(jī)上的工件被延遲，這個(gè)參數(shù)是用來補(bǔ)償延遲。后續(xù)位置補(bǔ)償量（距離）如下。輸送速度[毫米/秒]×輸送速度系數(shù)[ % ]÷10000（單位：mm）設(shè)置范圍為0到10000，初始化時(shí)將此參數(shù)設(shè)置為0。（注意：如果輸送速度系數(shù)設(shè)置過高，機(jī)器人可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)或異常噪聲。）</p><p>

101、　　當(dāng)工件的工作時(shí)間為1秒（1000毫秒）在輸送速度為100毫米/秒（0.1毫米/毫秒），如圖4.19所示：</p><p>　　圖4.19 參數(shù)設(shè)置說明</p><p>　　Fig. 4.19 Parameter setting</p><p>　　4.4.2 攝像機(jī)標(biāo)定和輸送機(jī)校準(zhǔn)方法</p><p>　　輸送機(jī)校準(zhǔn)指的是對(duì)準(zhǔn)輸送機(jī)的位置

102、與機(jī)器人坐標(biāo)的過程。通過校準(zhǔn)輸送機(jī)，它可以看到的隊(duì)列元素的位置添加到輸送機(jī)位置監(jiān)控隊(duì)列是有關(guān)機(jī)器人坐標(biāo)，并成為可能的輸送機(jī)跟蹤。輸送機(jī)必須進(jìn)行校準(zhǔn)，以便使用輸送機(jī)跟蹤功能。進(jìn)行輸送機(jī)校準(zhǔn)后，輸送機(jī)，照相機(jī)和機(jī)器人已安裝。如果傳送帶、照相機(jī)或機(jī)器人的位置發(fā)生變化，傳送帶必須再次校準(zhǔn)。隨著輸送機(jī)校準(zhǔn)，機(jī)器人的尖端移動(dòng)到在輸送機(jī)上的基準(zhǔn)標(biāo)記。應(yīng)準(zhǔn)備基準(zhǔn)標(biāo)記，以便可以很容易地確認(rèn)有關(guān)機(jī)器人尖端的位置。本程序?yàn)檩斔蜋C(jī)輸送跟蹤校準(zhǔn)與ivy2系統(tǒng)輸送

103、系統(tǒng)輸送跟蹤。</p><p>　　攝像機(jī)標(biāo)定和輸送機(jī)校準(zhǔn)方法如下：</p><p>　　1.在iVY2 Studio上記錄下兩個(gè)基準(zhǔn)座標(biāo)；</p><p>　　2.打開“校準(zhǔn)”界面；</p><p><b>　　按F3鍵；</b></p><p><b>　　按F1鍵；</b&g

104、t;</p><p>　　校準(zhǔn)并輸入機(jī)器人的數(shù)量，然后按F4鍵；</p><p>　　校準(zhǔn)并輸入相機(jī)的數(shù)量，然后按F4鍵；</p><p>　　校準(zhǔn)并輸入攝像機(jī)標(biāo)定號(hào)碼，然后按F4鍵；</p><p><b>　　選擇相機(jī)安裝方向；</b></p><p>　　校準(zhǔn)并輸入輸送機(jī)的數(shù)量，然后按F4鍵

105、；</p><p><b>　　檢查設(shè)置的細(xì)節(jié)；</b></p><p><b>　　識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記；</b></p><p>　　運(yùn)行輸送機(jī)和移動(dòng)基準(zhǔn)標(biāo)記0到上游工作區(qū)位置，然后按F4鍵；</p><p>　　移動(dòng)機(jī)器人的尖端校準(zhǔn)到基準(zhǔn)標(biāo)記0定位并按F4鍵；</p><p>

106、　　移動(dòng)機(jī)器人的尖端校準(zhǔn)到基準(zhǔn)標(biāo)記1定位并按F4鍵；</p><p>　　運(yùn)行輸送機(jī)和移動(dòng)基準(zhǔn)標(biāo)記0到下游工作區(qū)位置。然后按F4鍵；</p><p>　　移動(dòng)機(jī)器人的尖端校準(zhǔn)到基準(zhǔn)標(biāo)記0定位，然后按F4鍵；</p><p>　　執(zhí)行校準(zhǔn)或選擇與另一機(jī)器人校準(zhǔn)，按F1鍵計(jì)算執(zhí)行校準(zhǔn)。（進(jìn)行第24步）。與另一機(jī)器人校準(zhǔn)，按F4鍵繼續(xù)（進(jìn)行第18步）；</p>

107、<p>　　輸入機(jī)器人的數(shù)量并校準(zhǔn)，然后按F4鍵；</p><p>　　運(yùn)行輸送機(jī)和移動(dòng)基準(zhǔn)標(biāo)記0到上游工作區(qū)位置，然后按F4鍵；</p><p>　　圖4.20 說明界面</p><p>　　Fig. 4.20 Description Interface</p><p>　　移動(dòng)機(jī)器人的尖端校準(zhǔn)到基準(zhǔn)標(biāo)記0定位并按F4鍵；&l

108、t;/p><p>　　運(yùn)行輸送機(jī)和移動(dòng)基準(zhǔn)標(biāo)記0到下游工作區(qū)位置。然后按F4鍵；</p><p>　　移動(dòng)機(jī)器人的尖端校準(zhǔn)到基準(zhǔn)標(biāo)記0定位并按F4鍵；</p><p><b>　　校準(zhǔn)結(jié)果登記。</b></p><p><b>　　4.5程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于

109、我們使用雅馬哈控制器RCX340和雅馬哈視覺系統(tǒng)ivy2，它們可以使用同一套機(jī)器人程序，所以我們選擇使用RCX-studio進(jìn)行編寫程序。</p><p>　　4.5.1程序的編寫</p><p>　　使用RCX-studio進(jìn)行編寫程序，在控制面板上新建一個(gè)空白文件后開始編寫程序，編寫完程序后如圖4.21所示：</p><p>　　圖4.21 程序編寫</p

110、><p>　　Fig. 4.21 Programming</p><p>　　相關(guān)程序編寫完成后，要進(jìn)行保存，如圖4.22所示：</p><p>　　圖4.22 保存后的編寫結(jié)果</p><p>　　Fig.4.22 Save the results</p><p>　　4.5.2程序的檢查</p><

111、p>　　再點(diǎn)查看程序是否編寫正確，如圖4.23所示：</p><p><b>　　圖4.23程序檢查</b></p><p>　　Fig.4.23 Program check</p><p><b>　　4.6　小節(jié)</b></p><p>　　這章主要介紹了基于YAMAHA SCARA機(jī)器人

112、的控制器RCX340和IVY2視覺系統(tǒng)的軟件和硬件的連接，相關(guān)的軟件設(shè)置和機(jī)器人的控制程序的編寫。憑借著視覺系統(tǒng)和控制器可以使用同一套機(jī)器人程序，大大的減少了我們的工作量。由于時(shí)間倉促，專業(yè)技術(shù)實(shí)在是有限，只做到了機(jī)器人程序檢查無錯(cuò)。</p><p><b>　　第五章　總結(jié)與展望</b></p><p>　　隨著科技一天一天的進(jìn)步，社會(huì)一天一天的發(fā)展，越來越多的人們

113、開始使用機(jī)器人代替人工工作，特別是在危險(xiǎn)工種和勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。因此，全球各國(guó)開始用大量的時(shí)間分析機(jī)器人。我相信在不久的將來，機(jī)器人一定會(huì)越來越智能，越來越成為人們生活、工作的好朋友的。</p><p>　　本課題是工廠機(jī)器人項(xiàng)目的研發(fā)，目的是解決SCARA機(jī)器人視覺控制部分技術(shù)問題。本文以SCARA機(jī)器人為研究對(duì)象，結(jié)合視覺系統(tǒng)搭建起抓取平臺(tái)，選擇合適的控制方案并且進(jìn)行相應(yīng)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，完成視覺定位抓取動(dòng)