机械手臂与计算机视觉检测系统.pdfVIP

机械手臂与计算机视觉检测系统 摘 要 本论文目的在建立机械视觉系统、输送系统、机械手臂与网络联机监控系统 之自动化检测整合系统。目前工业用之机械手臂都具有教导器之教导功能，并依 其在线之需求教导运动路径做夹取、移动等动作，其教导控制器祇能储存一组运 动路径。本文将对五轴机械手臂进行多组运动路径之教导，其各组之运动路径资 料储存于计算机中。以CCD影像系统对工件进行影像撷取，并判断工件良莠后， 利 用自行开发软件，把机械手臂所需运动路径数据传送至机械手臂控制器，而将 工件夹取至指定位置。本文开发之软件系统可与其他自动化机械进行网络联机图 形监控，对于网络式弹性制造系统之建立有莫大帮助。 关键词：机械手臂、影像系统、图形监控、弹性制造系统 一、绪 论 传统上生产自动化即是“机电整合”，但近年来生产已转为少量多样的型 态，生产线需有很大的变动性方能符合需求，其中自动检测部分，更是在多变生 产线中维持一定产品质量最关键的技术。故现在的生产自动化，应是计算机视觉 检 测配合机电整合，即“光机电整合”方能符合需求[1] 。Mantas 是美国人 Carey 于 1870 年所提出的，它利用一组光电管而发展出第一部视网膜扫描仪[2]。 在 1969 年由美国的贝尔实验室(Bell Lab)开发出 CCD 电荷藕合组件，使得视觉 影像的世 界被广泛的应用在科学及一般生活。一般人而言常会将图像处理系统， 误认为就 是计算机视觉系统；实际上计算机视觉系统与图像处理系统极为相似， 但计算机视觉系 统比较着重于对影像立体信息的研究与处理，就像当计算机透 过 CCD 撷取影像 后，进行影像前级处理，也就是将影像二值化及强化后使影像 清晰，使背景和前 景可明显的区分后，在透过程序比对判断后由计算机下达命 令，透过驱动器来趋动 五轴机械手臂而完成一连串的动作，本文就是利用此一原 理来达到自动化检测的 目的。当然计算机视觉系统的作动技术，有赖于软件所提 拱的检索功能及函式库多 寡而决定其系统的优劣，本文是采用 Matrox Imaging Library (MIL)来做影像的处理及分析的动作。 机器人、机器手臂在 1962 年美国UNIMA-TION 公司就已发展出来，直到 1971 年计算机芯片的突破及微处理机的成功推出，才提拱机器人制造厂商一种 便宜且智能的方式来做为控制的主体[3] ；日本在近几年来对于机器人的研究制 造 1 有相当大的进步，本文所采用的 MITSUBISHI RV-M1 型机器手臂正是日本在近 几年所开发的先进科技，本文将利用此机器手臂原理设计出可自动判断选择路径 及建立多重选择路径的物流系统[4] 。 本文目的乃是在建立一网络多路径自动检测视觉控制机械手臂之系统，在 Windows98 环境下，进行自行开发之软件系统、图像处理系统及机械手臂控制系 统软、硬件整合，使机械手臂能在网络计算机视讯监控下，利用机械视觉之功 能， 进行自动搜寻对象大小、位置及方向，计算机在判断对象良莠后选定路径， 驱动机械手臂控制系统，将对象夹取至指定区域，完成自动检测之流程。 二、自动检测系统硬件架构 本文所使用之硬件系统是由视觉系统、输送带系统、机械手臂等设备所组 成，其硬件架构如图三所示 1、本文硬设备如下： (1) Matrox公司生产的Meteor影像抓取卡，其为PCI接口。 其输送带1的长为100 (2)输送带系统：本文输送带设备为自制之皮带型输送带， 公分、宽20公分、高50公分，目的在将加工完成之工件送往检测区。输送带 2 的长为70公分、宽20公分，高40公分其目的在将工件送往仓储区。(3)PC 设备一组，本文所采用的是AMD K6级个人计算机。(4)PLC：本文使用 永宏电机可程控器，其主要特性在于可直接于程序中控 制RUN －ON及RUN －OFF，此特性有助于远程监控系统之设计。(5)定位 机械手臂：使用四口二位弹簧回位电磁阀控制作动