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基于机器视觉的面粉袋码垛机器人研究中码垛机器人控制系统设计

来源:机器人在线 时间:2017-08-10

关键字: 码垛机器人 基于机器视觉的面粉袋码垛机器人研究

摘要:码垛机器人控制系统的设计是面粉袋码垛过程中的重要环节,直接决定着码垛机器人功能的实现。整个控制系统采用上位机PC和PLC的控制结构

 5.1引言

码垛机器人控制系统的设计是面粉袋码垛过程中的重要环节,直接决定着码垛机器人功能的实现。整个控制系统采用上位机PC和PLC的控制结构,利用上位机PC识别出面粉袋的位姿并规划出其码放位置,将三维坐标信号传递给PLC控制器,PLC控制器执行对拾取手爪和直角运动机器人伺服电机的控制,最终完成面粉袋的拾取与码垛任务。
5.2控制系统结构框架
码垛机器人的控制系统主要包括以下几个组成部分,上位机PC、图像采集系统、PLC控制器、外部传感器、信号指示器、伺服电机和手爪气缸等,它们相互之间的组织结构
关系如图5.1所示。
其中,码垛机器人外部传感器主要由检测视觉识别区中面粉袋有无的光电对射管,X轴、Y和Z轴方向上的行程限位开关和码垛系统周围的安全开关等组成。信号指示器包括机器人运行指示灯、故障声光报警指示灯、安全声光报警指示灯和各类托盘满垛提醒指示灯等。伺服电机包括X轴、Y轴和Z轴直线运动伺服电机和带动手爪旋转的伺服电机。手爪气缸即为驱动拾取手爪开合运动的双作用普通气缸。
如上图的结构关系框架所示,上位机PC和PLC控制器作为整个控制系统的核心,它们通过实时双向的信息传递,完成面粉袋的识别、抓取和码垛任务,并对周围环境信号及时响应,保证整个系统的协调运行。
具体的控制过程为:系统初始化后拾取手爪处于手爪等待区,当面粉袋进入视觉识别区域时触动检测面粉袋有无的传感器,PLC控制器接受到传感器信号后,将该信号通过串口传递到上位机PC。上位机PC驱动图像采集系统,采集待识别的面粉袋图像并处理识别该图像,得出面粉袋的类型、位姿状态和面粉袋应码放的托盘号及在该托盘的位置坐标,同时系统记录更新面粉袋的数量。最后上位机PC将该信号通过串口传递到PLC控制器,最终驱动直角运动机器人的伺服电机和拾取手爪到达指定位置,完成码垛任务。若无面粉袋到来或视觉识别未完成,PLC控制器将不会接到运动指令,则驱动机械手到达指定的手爪等待区等待,直到下一次码垛信号的到来。在上述控制系统运行的过程中,安全和故障传感器任意一个触发时,整个码垛系统均停止工作以保证工作人员和设备的安全。
 

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