一種機器人視覺系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人視覺技術領域，尤其涉及一種機器人視覺系統。
【背景技術】
[0002]工業機器人與視覺的結合是未來的發展方向，目前在工業機器人領域應用的視覺系統一般分為兩類:一類是采用智能相機，即相機和處理器集成在一起，視覺算法運行在處理器當中，智能相機配置上位機軟件模塊，通過上位機軟件模塊可以實現對智能相機中算法輸入參數做相應的配置；還有一類是采用普通工業相機，并配置PC機，普通相機只有相機和鏡頭，沒有處理器，視覺算法運行在PC機上面。
[0003]兩類視覺系統各有優缺點:第一類采用智能相機集成度比較高，但由于相機尺寸不能做很大，這樣對于處理器的尺寸、處理能力、散熱等有較高要求，增加了相機的成本，另夕卜，這種智能相機尺寸和重量比較大，如果放在機器人末端的話，對機器人末端設計和負重是一個考驗，應用較為不便；另一類采用普通工業相機集成度沒有智能相機高，但是由于單獨配置用于算法運行的PC機，雖然計算能力較強，其成本和智能相機差不多。

【發明內容】

[0004]本發明提供了一種機器人視覺系統，旨在解決現有的機器人視覺系統相機成本高、尺寸和重量大，增加機器人負重等技術問題。
[0005]本發明是這樣實現的，一種機器人視覺系統，包括相機、機器人控制柜、機器人RC控制器、視覺處理器和交換機，所述機器人RC控制器、視覺處理器和交換機均設置于機器人控制柜中，所述相機及機器人RC控制器均通過交換機與視覺處理器網絡連接。
[0006]本發明實施例采取的技術方案還包括:還包括視覺處理器軟件模塊、視覺算法軟件模塊和上位機軟件模塊，所述視覺處理器軟件模塊和視覺算法軟件模塊運行于視覺處理器中，所述上位機軟件模塊運行于PC機中，所述PC機通過以太網與視覺處理器連接，通過所述PC機對視覺處理器軟件模塊和視覺算法軟件模塊進行相關算法參數配置，并通過以太網輸入到視覺處理器中，實現用戶與視覺處理器之間的交互。
[0007]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述視覺處理器軟件模塊包括視覺算法模塊、相機驅動模塊和網絡通信模塊；
[0008]所述視覺算法模塊中包括視覺應用算法單元和視覺工具包，所述視覺應用算法單元用于完成種類工件的識別與測量，所述視覺工具包用于實現二次開發；
[0009]所述相機驅動模塊中集成現有主流工業相機的驅動程序，用于實現各種相機與視覺處理器的連接；
[0010]所述網絡通信模塊中集成有機器人或自動化設備廠商的通信協議，用于實現視覺處理器與機器人RC控制器、相機及其他自動化設備之間的通信。
[0011]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述視覺處理器軟件模塊還包括視覺配置模塊和視覺日志模塊；
[0012]所述視覺配置模塊用于實現視覺處理器與上位機軟件模塊之間的信息交互，用戶通過PC機對所述視覺應用算法單元和視覺工具包做相關操作，在視覺配置模塊中能夠及時的獲得用戶的操作信息并根據用戶操作信息做出相應的配置；
[0013]所述視覺日志模塊用于處理視覺算法及相機工作信息，包括識別或測量結果以及出錯時的圖像信息。
[0014]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述視覺算法軟件模塊包括視覺算法庫和視覺典型應用庫，所述視覺算法庫包括基礎數學函數單元、視覺基礎函數單元和視覺應用函數單元，所述視覺典型應用庫包括面向各種應用開發的視覺算法，用于實現機器人搬運、碼垛、分揀或裝配，包括傳送帶分揀、機床上下料、輪轂識別或液晶模組識別。
[0015]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述上位機軟件模塊包括顯示模塊、功能選擇模塊、參數配置模塊和二次開發模塊；
[0016]所述顯示模塊用于實時顯示相機拍攝到的圖片；
[0017]所述功能選擇模塊用于用戶在視覺典型應用庫或視覺工具包中選擇相應的功會K ;
[0018]所述參數配置模塊用于針對不同工件配置視覺典型應用庫中的相關參數；
[0019]所述二次開發模塊用于對視覺工具包進行編程或組合，實現視覺識別或檢測。
[0020]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述視覺處理器為基于X86的PC104板卡。
[0021]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述視覺處理器中還包括存儲器，所述存儲器采用工業級別的CF卡，所述CF卡上面運行Linux操作系統，用于進行線程調度。
[0022]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述機器人控制柜中還設有風扇設備，所述風扇設備用于為機器人RC控制器和視覺處理器散熱。
[0023]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述視覺處理器與機器人RC控制器的機械尺寸、機械接口及電氣接口一致。
[0024]本發明實施例的機器人視覺系統通過將視覺處理器集成在機器人控制柜中，在結構上減小相機的尺寸和重量，應用較為方便，并有利于降低相機成本；視覺算法運行在視覺處理器中，上位機軟件模塊運行于PC機中，用戶可通過上位機軟件模塊實現與視覺處理器之間的交互；視覺處理器采用基于X86結構的PC104板卡為處理器，比現有智能相機中的處理器計算能力更強，并且具有足夠的空間散熱，系統可靠性更強。
【附圖說明】
[0025]附圖1是本發明實施例的機器人視覺系統硬件的結構示意圖；
[0026]附圖2是機器人控制柜效果圖；
[0027]附圖3是機器人控制柜中放置板卡的籠子的效果圖；
[0028]附圖4是本發明實施例的機器人控制柜中的通信總線連接示意圖；
[0029]附圖5是本發明實施例的視覺處理器軟件的結構示意圖；
[0030]附圖6是本發明實施例的機器人視覺系統應用示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0032]請參閱圖1，是本發明實施例的機器人視覺系統硬件的結構示意圖。本發明實施例的機器人視覺系統硬件包括相機、光源、機器人控制柜、機器人RC控制器、視覺處理器和交換機，其中，相機采用“eye-on-hand”或“eye-1n-hand”的固定方式。“eye-on-hand”方式是指相機固定在傳輸帶上方的支架上面或其它設備的支架上。而“eye-1n-hand”方式是指相機固定在機器人手臂末端上面。光源固定在相機周圍。機器人RC控制器、視覺處理器和交換機均設置于機器人控制柜中。相機及機器人RC控制器通過交換機與視覺處理器網絡(以太網)連接。視覺處理器是整個機器人視覺系統的核心，采用基于X86的PC104板卡為處理器，比現有智能相機中的處理器計算能力更強。視覺處理器上還設有散熱片(圖未示)，機器人控制柜中還設有風扇設備，通過風扇設備為機器人RC控制器和視覺處理器提供散熱，使系統可靠性更強。視覺處理器中還包括存儲器，存儲器采用工業級別的CF卡(Compact Flash，一種用于便攜式電子設備的數據存儲設備),CF卡上面運行Linux操作系統，用于進行線程調度。
[0033]在本發明實施例中，視覺處理器采用工業通用的機械接口和電氣接口，可方便視覺處理器接入到機器人控制柜中，具體如圖2和圖3所示，圖2為機器人控制柜效果圖，圖3為機器人控制柜中放置板卡的籠子的效果圖。其中，圖2右側為機器人RC控制器，而視覺處理器與機器人RC控制器在機械尺寸、機械接口及電氣接口方面是一樣的，只需在機器人控制柜中放置板卡的籠子一側再加個機械固定單元即可將視覺處理器接入到機器人控制柜中。在機器人控制柜內部，機器人RC控制器與I/O板、驅動器等設備通過控制總線連接，機器人RC控制器與視覺處理器通過系統總線連接，這樣視覺處理器與機器人RC控制器通信不影響其內部總線通信，具體請一并參閱圖4，是本發明實施例的機器人控制柜中的通信總線連接示意圖，其中，①為系統總線:EtherNET，②為控制總線:ECAT，③為外部總線:PROFIBUS、Devicenet^CCLINK。
[0034]請參閱圖5，是本發明實施例的機器人視覺系統軟件的結構示意圖。本發明實施例的機器人視覺系統軟件包括視覺處理器軟件模塊、視覺算法軟件模塊和上位機軟件模塊。其中，視覺處理器軟件模塊和視覺算法軟件模塊運行于視覺處理器中，上位機軟件模塊運行于PC機中，PC機通過以太網與視覺處理器網絡連接，用戶可通過PC機對視覺處理器軟件模塊和視覺算法軟件模塊進行相關算法參數配置，并通過以太網輸入到視覺處理器中，實現用戶與視覺處理器之間的交互，當完成配置后，視覺處理器即可獨立工作；具體地:
[0035]視覺處理器軟件模塊包括視覺算法模塊、相機驅動模塊、網絡通信模塊、視覺配置模塊和視覺日志模塊。
[0036]視覺算法模塊中包括視覺應用算法單元和視覺工具包，視覺應用算法單元用于完成某些種類工件的識別與測量，視覺