1、3.5按键电路按键时电子系统设计中最常用的作为人机交互的方式，也是最基本的交换方式，也便是说一个输入开关按键的数量是单片机系统，在按下按键的时候，就代表着用户向单片机发号指令，用来结束控制系统运行的最终目的。 最普遍的按键电路有两种，一种是独立按键另一种时矩阵按键。 两者比较分析后法相，独立按钮界面比较简单，软件的编程也相对来说简单。 这种键控电路比较适合用来在输入参数较少的系统中运用。 不过，矩阵键相比来所复杂多了，更适合相对复杂的功能中，要求多个输入变量的，就譬如说密码输入或者数字输入。恒温控系统中必要的按键数量不多，因此选择独立的按键，这个系统的连接单独的按钮方式也是很便捷的，设置功能按
2、键的一端去连单片机的一侧，增加功能按键一端连到单片机的另一侧，减少功能按键一端接到单片机的另一侧，每个按键的另一端全部连接到GND上，他的硬件连线图如图3.5所表达图3.5 按键电路接线图3.6继电器控制电路电热水壶恒温控值的系统中，由于单片机驱动负载的能力不高，又因为热水器工作过程中必要比较大的功耗，所以单片机的驱动能力压根就没有达到了热水器的目标需求，在本恒温控制系统中，因为这些因素我们就选择了继电器控制电路间接地控制加热器，他的继电器控制电路连接图如图3.6所表达：图3.6 继电器控制电路经过对上述图的研究分析我们不妨得出在继电器得到电的时候，继电器马上就会吸合让电热器的电路导通,当电热
3、器开始运作，单片机的IO口驱动负载的能力不强，没办法控制继电器继续运转，所以在这里添加一个三极管，而单片机就只必要利用间接控制三极管的导通来控制继电器的导通就不妨了，晶体管的导通电流从继电器正极流向阴极，继电器吸合。由于控制晶体管的导通所需求的电流不大，又恰好单片机的IO端口驱动负载能力不妨驱动三极管。根据图看，LED D1是指示灯。在继电器导通的时候，LED D1也就会随着亮起。图中R5和R6便是为分压电阻及限流电阻，由于LED D1的额定电压值是2V，但三极管导通时受到的电压是5V，因此需求串联上1 k电阻为LED D1分压。三极管基极连接到单片机的 P3.2端口，运用加热器时必须要将P3
4、.2的控制为低电平导通。3.7显示电路在电子设计的过程中，LCD 1602液晶显示屏每每很容易看到。它不但能显示数字，还能显示LED数码管无法显示的符号和字母。液晶显示器是我们生活中不可缺少的东西，它总是在任何地方被我们运用着，如计算器、电视、电脑等等。电子设备能利用显示屏来提高人机交互的特性.我们的日常生活中大多会通过手机屏幕，就譬如说，我们能够利用和手机屏幕交互来结束一系列的命令去做目标功能需求。因此，对于控制系统来说，屏幕的重要性是异常大的。因此，在本控制系统的设计中，增加了不少液晶显示屏的好的功能。通过液晶显示屏，我们就能明了地清楚实时温度.在液晶显示器出现之前，大家计时运用8段LED
5、数码管来显示内容的。由于电子管的运用只能显示有限的内容，因此在显示屏上市后，液晶显示屏得到了大家的热爱。现在它已经得到了异常全面的运用和发展，运用者的数量也越来越多LCD1602液晶显示器实物图如图下图3.7-1和3.7-2所示：图3.7-1 液晶显示屏正面图3.7-2液晶显示屏背面（1）LCD1602引脚阐明如下表3.7-3所示：引脚编号引脚标志引脚功能阐明第1引脚VSS电源负极GND第2引脚VDD电源正极VCC第3引脚VO液晶显示偏压信号第4脚RS数据命令选择端第5脚RW读写选择端第6脚E使不妨信号端第714脚D0-D78位双向数据端第15脚A背光正极VCC第16脚K背光负极GND 表 3
6、.7-3 LCD1602引脚阐明液晶显示电路图如下图3.7-3所示图3.7-3 显示电路由图不妨看出他的引脚3为控制液晶显示屏显示对比度的引脚，采用在负极GND和VO之间串一个010K的电阻去调整显示屏幕的亮度值，并且这个电阻的电阻值不不妨太大或太小，电阻值如果过小就会使屏幕亮度变得太高，就会导致没办法识别字符内容，但如果电阻值过大就会导致显示亮度太低从而使字符没办法看清，因此在利用5V电源供电的时候，每每必须调节在2K上下。四、控制系统软件设计4.1 系统编程语言的选择在单片机编程语言中，每每有汇编语言和C语言。最早的一种是汇编语言，和计算机汇编语言一样。单片机汇编语言与计算机汇编语言拥有代
7、码简洁、执行速度快、指令执行周期确定等优点。当然，它也有良多便携性差、指令复杂、记忆及识别不便等良多缺点。而随后出现的C语言。与单片机汇编语言相比，单片机C语言便是一种高级编程语言.它不但有相同的语法结构和标准的C语言。它的语言简单，不妨移植。其余，单片机C语言的执行效率与单片机汇编语言异常接近，易于理解，易于开发人员学习。在MCU编程语言中，通常有汇编语言和C语言。最早的汇编语言是汇编语言，与计算机汇编语言相同。MCU汇编语言具有与计算机汇编语言相同的优点，如快速执行速度、短而简明的代码、指令执行周期的确定等。然而，它还具有复杂指令的缺点、便携性差和对存储器和识别的不便。后来出现了C语言。与
8、MCU汇编语言相比，MCUC语言是一种高级编程语言。它具有相同的语法结构和标准C语言。它的语言简单，可以移植。此外，MCUC语言的执行效率非常接近MCU汇编语言，易于理解，易于开发人员学习。窗体顶端窗体底端4.2 主程序流程图在此恒温控制系统中，利用主程序移用每个子程序共同工作，去结束了系统的控制功能。他的主程序主要有初始化子程序、终止子程序、温度检测子程序、LCD子程序、按键设置子程序等。整个控制系统都是由主程序和子程序组成的。主程序去移用每个子程序去做各部分的功能，共同实现电热壶恒温控制系统的全部任务。第一步要在系统启动的时候，我们必要初始化控制系统。初始化结束后，通过键盘子程序设置温度的
9、最高和最低，用温度检测子程序检测目前的的温度值，然后用液晶显示子程序显示DS18B20实时测量的温度，然后由主程序去识别当前的温度。无论该值是否超过规定好的温度的上最低，若是温度超过预设温度的最高，则控制继电器断开、停止加热开始冷却。如果温度低于预设温度的最低，则控制继电器吸气并开始加热。主程序流程图如下图4.2所示图4.2 主程序流程图4.3 温度检测子程序流程图在电热水壶恒温控制系统中，采用DS18B20温度传感器检测和采集温度。在温度检测时，最重要的时温度读数子程序。控制系统组必要识别并提取DS18B20寄存器中的温度数据。最后，运用冗余校验码(CRC)检查温度值，最后将其读出到单片机进
10、行处理。当单片机读取DS18B20内部寄存器信息的时侯，必要按照DS18B20的时序表进行读取。第一步平。6. 重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。7. 最后将数据线拉高。图5 （c）读时序DS18B20的读操作过程：1. 将数据线拉高“1”。2. 延时2微秒。3. 将数据线拉低“0”。4. 延时15微秒。5. 将数据线拉高“1”。6. 延时15微秒。7. 读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。8. 延时30微秒。3.4系统硬件设计3.4.1复位电路模块该系统接管按钮复位电路。 如果未按下按钮，请重置电容器。 此时，只要RST在两个或更多机器周期内为高电平，就可以正
11、常复位，按下按钮后，用两个谐振器分压VCC电源，并将高电平复位到RST引脚。产生执行重置。复位电路如图6所示。图6 复位电路3.4.2时钟电路设模块时钟系统的作用：外部振荡器连接到振荡器，并且在频率共享处理之后传送的高频脉冲变为单系统微计算机的内部时钟信号，其用作用于系统中元件的协调操作的控制信号。 必须这样做。 如果没有时钟信号，则无法更改发射器的状态。时钟电路如图7所示：图7 时钟电路3.4.3报警电路模块当被测环境温度超过温度上下限时，我们需要进行报警处理，这里用到的是蜂鸣器。通常，蜂鸣器电流为10 mA，端口I / O MCU可承受几毫米的电流。 这就是您需要向驱动器添加试用版的原因。
12、 当4级为低电平时，三极管导通并且曲柄上施加5 V的电压，因此当P 1.4为高电平时，声音信号扩散，三极管关闭，曲柄不振铃。报警电路如下图8所示：图8 报警电路3.4.4显示电路模块显示系统是单芯片控制系统的组成部分，单芯片应用系统通常使用7段数字LED灯作为显示器。LED数码管显示器可以分为共阴极和共阳极两种结构。（1）共阴极结构：如果所有的发光二极管的阴极接在一起，称为共阴极结构；（2）共阳极结构：如果所有的发光二极管的阳极接在一起，称为共阳极结构。七段LED显示器是由7个LED按定的图形排列组成，如图9所示，七段LED显示器的各个二极管分别称为a、b、c、d、e、f、g段，有些七段显示器
13、增加一个dp段表示小数点，也称为八段LED显示器。图9 典型七段LED器件将数字管脚连接到单系统微机数据输出端口，输出控制数据可以让数码管指示不同数字和字符一般不同，8位LED控制字节 数据是段选择代码。7段LED段选码如表6所示。表6 7段LED段选码显示字符共阴极段选码共阳极段选码显示字符共阴极段选码共阳极段选码03FHC0HC3EHC6H106HF9HD5EHAH25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH56DH92HU3EHC1H67DH82HR31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80H8.FFH00H96FH90H“灭”00HFFHA77H88HB7CH83
14、H 本设计采用四位共阴极动态显示方式，可以直接读取温度值，显示温度可以精确到1。图10为显示电路的连接图。图10 显示电路3.4.5按键电路模块该电路采用弹性按键。按键电路的作用是手动设置温度的上下限。按下K4，进行上下限报警切换，通过K1和K2调节温度上下限，最后，按下K3确认。具体的按键电路图如下图11所示： 图11 按键电路3.4.6温度检测电路模块该电路中的温度传感器使用达拉斯的数字DS 18 B 20温度传感器。 该芯片具有简单的硬件接口，易于使用，节省大量电线并具有很强的通用性。 在该系统中，引脚P 1.1 MCU连接到DS 18 B 20数据线。具体的温度检测电路图如下图12所示
15、：图12 温度检测电路3.4.7湿度检测电路模块该电路中湿度传感器采用HS1101数字湿度传感器。该芯片硬件接口不复杂，使用便捷，并且无需过多的电路板，具有良好的连通性。该系统中具体的湿度检测采集部分原理如下图13所示：图13 湿度采集原理图第4章单片机的温湿度网络远程监控系统分析与设计4.1系统性能需求基于单系统微机温湿度网络的远程监控系统主要基于两点：一是中国北方中央供暖中的能量损失，温湿度网络收集器所处的环境位于中央供暖终端用户家中的散热器上。第二个是我们馆藏保护环境中温度和湿度的变化。博物馆存放文物，书籍或档案文物的仓库。远程温湿度监控系统安装简单，兼容性强，便于携带，服务器上数据库环
16、境安全可靠，服务器软件与采集器之间通信稳定，反应快速。热量和能量消耗。性能低下。由于使用了远程温湿度监测系统和温湿度远程网络采集器所处的环境，温湿度网络采集器应具有：1小体积：集热器温湿度传感器容易安装在散热器上，l在文物所在的箱子里，这不会影响文化古迹的展示：2良好的散热：离散的集热器非常靠近，它会从散热器吸收大量的热量。 3低能耗：由于系统设计的主要目的是低能耗，集热器的能耗应尽可能低，4通讯稳定：集热器通讯稳定，收集的温湿度数据可以按时发送到服务器。管理员实时监控，并尽快调整温度和湿度。远程温湿度监控系统的服务器应具有：1通讯稳定性：服务器端通讯稳定，收集器发送的温湿度数据可按时提供给管
17、理员，方便管理人员应对及时，2快速响应e：收集器发送的数据包不仅可以快速响应，还可以检查用户或管理员的温度和湿度数据的当前或历史工作，而且，数据库的3环境现在是安全可靠的：数据库是整个服务器的核心并存储。 所有温度和湿度数据通过收集器和驱动程序配置信息，安全可靠的数据库，保证整个系统的正常运行，以及数据库实时的四个合理性通过系统发送 存储：实时 - 远程系统监控数据库的要求和有效性要求远程温度和湿度监控系统不包含大量过量数据。4.2 功能分析我国北方冬季集中供暖导致浪费的主要原因是，目前的集中供暖方式存在着大量供热空置浪费和过热浪费的问题，不能获知终端用户室内的温度，对供热系统出水温度进行及时
18、地调节导致了这一问题的存在。在保护我们的国家馆藏的过程中，使用几个存在相同问题的博物馆，档案馆和图书馆手动阅读数据，将温度计和湿度计放在笼子和仓库中。 该方法不能知道所收集环境的温度和湿度，并且不能应对温度和湿度随时间的异常变化。 通过以上对系统和环境利用的分析以及存在的问题，温湿度传感器采集的温度和湿度远程监测温湿度网络功能的系统 可以有的湿度信息，不仅要求有很高的精度和准确度，而且，它具有良好的稳定性，同时节省了大量的人力资源。 温湿度信息的传输：由温湿度传感器采集的温湿度信息传输到温湿度远程网络的服务器，供管理员或用户检查和处理。 温度和湿度信息处理：处理由焓收集的温度和湿度信息，以显示
19、和存储管理员和用户的有趣信息。 应显示数据库实时加权和效率，以及处理温度和湿度信息的实时信息。，但并不存储所有的温湿度信息，相反，以一定的速度保存它。借助查询功能：管理员和用户不仅可以实时查看有关温度和湿度的甜蜜信息，还可以浏览历史信息。用户权限管理功能：服务器可以管理整个系统的最高权限，查看温度和湿度的所有信息，还可以监控参数设置和管理所有系统用户和常规用户。或者，操作员只能看到允许他检查经理的信息。具有监控参数设定功能，可设定监控时间，温湿度监控周期，温湿度上下限，适当的报警阈值等。而且，在中央加热的情况下，用户终端的温度可能太高或太低，或者加热侧可能具有高发热，低发热或类似以节省收集。它
20、可能有一个功能。4.3软件架构温湿度络远程采集器软件架构图如图所示对于一般的温湿度采集，采集器端的数掘采集模块负贵将传感器测量到的数据解析，由主控程序将温湿度打包，附上采集器的ID和当前的时间，通过以太网通信模块发送给服务器。当网络不通时，主控程序调用数据存储模块存储模块储未发送成功的温湿度数据包，以太网通通信模块还可以接收服务器端发来的相应信息，吋间同步信息，网络配置信息等。温湿度络远程监控系统服务器端软件架构见图3-34.4系统软硬件设计数字温丨度传感器将采集到的温湿度信息发送给核心处理器，经过处理、打包后，再经由芯片通过以太网的方式发送给服务器。当网络不畅通时，温湿度数据存储到铁电存储芯
21、片中。芯片为整个釆集器提供时钟信息。电源为提供的工作电压，为其余芯片提供的工作电压。从采集器的硬件设计上来看，相比其他的温湿度采集器，本系统中的釆集器并未添加显示屏或者数码管。这是考虑到若采集区域较大、较分散时，或者要釆集存放馆藏物的封闭区域内的温湿度时，例如采集某高校不同校区、不同楼宇内的暖气温度，或者博物馆文物所处的展柜，图书馆、档案馆的库房里的温湿度，不需要人工在每一个采集器上读取或观测釆集到的数据。相反地，如果频繁地进入存放馆藏物的封闭区域，反倒会影响区域内的温湿度稳定。相比其他的温湿度采集器常用的串行通信方式或者通信方式，本系统中的采集器釆取了以太网作为主要的通信方式。这是考虑到以太
22、网较为普遍地存在于一般的单位或者家庭，不需额外布线，不受终端的限制，而且只要接入联网，即可访问服务器，实时地进行远程监控和管理。采集器节点与服务器通信采用协议。这是因为相比协议中的“三次握手”，协议是无连接的，发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延，更节省单片机的系统资源，降低了采集器的功耗；采集器与服务器每次通信的只有若干个字节的基于机器视觉的工作分拣控制系统摘要：工件分拣是工业生产环节中不可缺少的部分。目的是将不同类型的物料或工件分类摆放到相应的位置。本文引人视觉系统对工件进行位置和类型的判断是必要的。与传统的机械分拣作业相比，使用基于机器视觉的工业机器人进行分拣，
23、不但高效准确而且稳定持久,具有较大的优势。本课题研究的是基于机器视觉的机器人分拣系统，并针对整个控制系统方案的设计、机器人数学建模、运动学分析、对工业摄像机的标定、图像处理、运动目标的跟踪以及机器人分拣策略等关键技术展开深入研究分析。首先整个分拣系统进行总体方案设计。其中包括视觉控制方案，运动控制方案以及所需硬件设备选型工作；然后对机器人进行数学建模和运动学分析；最后针对机器视觉系统进行详细理论研究与设计，同时对视觉系统的标定、目标识别定位、坐标系间转换、重复目标的剔除以及动态追踪等关键技术进行详细分析。关键词：分拣、设计、分析、视觉Work sorting control system ba
24、sed on machine vision Abstract: Workpiece sorting is an indispensable part of industrial production. The goal is to categorize different types of items or artifacts into the appropriate locations. This paper makes it necessary for the visual system to judge the position and type of the workpiece. Co
25、mpared with the traditional mechanical sorting operation, the use of industrial robot based on machine vision for sorting, not only efficient and accurate and stable and lasting, has a greater advantage. This research is based on machine vision robot sorting system, and for the whole control system
26、design, Robot mathematical modeling, kinematics analysis, industrial camera calibration, image processing, moving target tracking and robot sorting strategy and other key technologies to carry out in-depth research and analysis. First of all, the whole sorting system for the overall design. These in
27、clude the visual control scheme, the motion control scheme and the required hardware equipment selection work, then the robot Mathematical modeling and kinematics analysis, and finally the machine vision system for detailed theoretical research and design, at the same time, the visual system calibra
28、tion, target recognition and positioning, conversion between coordinate systems,The key technologies such as elimination of repetitive targets and dynamic tracking are analyzed in detail.Key words: Sorting, design, analysis, vision第1章 绪论31.1课题来源31.2 课题研究的目的和意义31.3 国内外研究现状41.3.1国内研究现状41.3.2 国外研究现状51.
29、3.3 国内外市场现状对比5第二章 工件机器人分拣系统62.1 工件机器人分拣系统的构成62.2 视觉引导技术的介绍7第三章 系统硬件的选择及系统硬件电路73.1 系统硬件的选择73.1.1工业相机的选择73.1.2光源的选择83.1.3 分拣机器人的选择93.1.4 车轮驱动方式的选择103.1.5 机器人抓取物块方案的选择103.1.6 颜色识别方案的选择113.1.7 机器人总结结构设计113.2 系统硬件电路123.2.1 电机驱动的模块123.2.2稳定电压电路的模块13第四章 机器人分拣控制系统的实现144.1 机器人分拣系统的流程144.2 机器人运行范围14机器人分拣控制系统的
30、实现15第五章 机器视觉的工作分拣技术的未来发展趋势165.1 关于工业机器人的热点关注165.2机器视觉的工作分拣技术的未来发展趋势16总结18致谢18参考文献.19第1章 绪论1.1课题来源工件分拣技术是工业生产环节重要的一个步骤,其目的是将不同类型的物料或工件分类摆放到相对应的位置,工业分拣大多数的步骤主要分为定位、识别、抓取和放置这四个步骤。由于工人操作存在视觉疲劳的情况，不能够长时间高强度的工作去分拣。且各工作还是流水线，后来就生产出了工业机器人。多年前的机器人一般采用示教或离线编程的方式工作。当一个机器人达到该目标点的位置后，机器人的每个动作都将会重复进行该操作。有因为加工对象与工
31、作环境对外界的感知能力较低，是的机器人系统在设计时还必须考虑到分拣环境是否适合。方便机器人的工作得到有效运行。随着机器人越来越多的应用到实际生产中,这就对机器人提出了更高的要求。目前使用的机器人主要是程序化的机器人,为了完成某项工作必须先要编写特定的程序,机器人执行编写好的程序来完成特定的任务,这种方法编写程序很复杂、费时,而且针对不同的工作环境要编写不同的程序,这极大地阻碍了机器人应用的发展,于是提出了智能化机器人,其中采用基于机器视觉的机器人是工业机器人向智能化发展的一个方向。在工业生产中引入机器视觉可以大大提高生产效率,降低成本。机器视觉具有检测速度快、可靠性好、实时性高等特点川,可以实
32、现无接触、无损检测。一个典型的机器视觉包括光源、图像采集系统即相机、图像处理模块、判断分析决策模块即分类、机械执行模块等。1.2 课题研究的目的和意义机器视觉技术的相关研究在中国起步较晚，其专利和成果都不如国外的品牌好，还不够成熟。国外品牌的制造成本较高，且有一定的局限性，所以我国认识到这一商机，我国便研发一种机器视觉工作自动分拣技术来应对这一窘境。然而该机器视觉技术是指用摄像机和计算机来模拟人类的视觉功能，广泛应用在电子电器、航天、汽车零部件和制药等领域。在整个工业生产的流程中，工作分拣占重要地位，工业分拣的快慢也会直接影响整个分拣过程的运行。所以我们需要先测试工业分拣的各个步骤，找出缺点并
33、加以改正，以此来改善整个工业分拣的技术，对工业方面具有重要的指导意义。据统计，某一年我们中国国内连续增加了200多个加工业机器人制造厂商。且业界内对工业机器人的市场发展前景很是看好，都觉得未来几年内将会迎来工业机器人生产的“高潮”。工业机器人在设计的过程中包涵相当多的工序，且复杂难懂。仅仅是机器人的核心部分就包括四大类：减速器、控制器、机械系统、伺福气。1.3 国内外研究现状 1.3.1国内研究现状我们中国是生产制造大国，因为近年来制造智能手机和汽车制造商的市场现状需求，使得近几年工业机器人市场增长率持续上升。我国的工业机器人主体是基于PC 的X86的工业控制机为主。我国在科技进步，劳动力不足
34、、人口老龄化加快以及经济水平快速增长的背景下，机器人的相关市场在迅速的发展中。根据新思界产业研究中心发布的“十三五”期间机器人行业发展环境预测及投资策略分析研究报告，我们可以看出，2017年，中国机器人行业整体销量为13.8万台，同比增长58.0%；市场规模超过1200亿元，同比增长25.4%，增速保持第一。机器人主要包括工业机器人、服务机器人、特种机器人三大类，2017年，三种机器人市场份额占比分别为61.0%、28.0%和11.0%，工业机器人占据大部分市场份额，不过，随着消费观念逐渐普及，服务机器人市场份额将持续攀升。数据显示，2018那一年，全球的机器人产业市场规模超过279.8亿美元
35、。根据国际数据公司(IDC)全球半年度机器人和无人机支出指南的新预测，全球机器人系统和无人机的支出将在2019年达到1157亿美元，比2018年增长17.6%。我国从机器人系统发展至今，随着机器人市场的扩建，2019年将拥有更大的无人机和机器人系统市场，总支出将为385亿美元，实现快支出增长，机器人系统和无人机的五年复合年增长率将分别为24.6%和63.5%。 从机器人市场发展到现在，机器人技术在不断增强，机器人市场在进入快速地增长阶段，特种机器人也出现在我们的工业分拣中，较之前的工业分拣机器人的技术更成熟，性能更好，随之而来的新生市场也在慢慢崛起。1.3.2 国外研究现状根据中国安放展览网市
36、场分析的数据显示，2018那一年，全球的机器人产业市场规模超过279.8亿美元。同比增长20.6%，值得注意的是2013-2017年，全球机器人市场规模持续增长，年均复合增长率为17.9%。在市场构成方面，2018上半年全球工业机器人市场规模为156.69亿美元，占整体机器人市场规模的56.0%，服务机器人市场规模为86.74亿美元，收入占比为31.1%；特种机器人市场规模为36.37亿美元，市场收入占比为13.0% 在全球各地区工业机器人销量情况中，2017年亚洲工业机器人总销量达到24.2万台，工业机器人销量实现爆发式增长，预计2020年销量将有望突破35万台；2017年欧洲工业机器人销量
37、为6.4万台，与2016年的5.9万台增长8.9%；美洲地区工业机器人销量为5.0万台，同比增长17.1%。1.3.3 国内外市场现状对比我国的工业机器人自主技术发展更迅速，但是与国外的发展大有出入。我国工业机器人技术日渐成熟，其核心技术有减速器、伺服电机、机器人控制器等核心零部件。如今已经在慢慢的向未来汽车制造与食品加工结合，也会带动我国的下游制造领域的自动化技术的需求，实现品质的提升。然而德国是工业发展大国，其发展技术在未来将有无穷的潜力。我国在使用伺服电机时，常常会购买国外品牌的电机，主要是日本和欧洲国家较多。日本品牌的电机较其他国外品牌更具有良好的性能，其价格也很公道，这就是我国经常购
38、买日本电服的原因。欧洲品牌如西门子、施耐德等品牌的产品大多在高端市场流通，占我国市场的三分之一。造成上述差距的主要原因有两方面：一是工业机器人减速器产品对轴承以及齿轮的精度要求极高，目前我国数控机床技术还处在追赶期，我国与德日等精密制造强国相比在制造工艺与基础材料方面均存在显著差距，目前尚难完全满足工业机器人减速器产品的精度需求;二是国外企业经过半个多世纪的技术积累与沉淀，已经对制作工艺、核心技术、核心算法有了深刻的理解，这是国内企业在核心工艺及技术方面短时间内无法迅速实现赶超的重要因素。第二章 工件机器人分拣系统2.1 工件机器人分拣系统的构成该机器视觉工件分拣系统分为三个分拣系统。该工业机
39、器人分拣系统主要由五大单元组成：工件传输单元、摄像机平台单元、视觉分拣单元、机器人RC 控制单元和机械手抓取单元。其中包括工控机、运动控制卡、三轴运动平台、步进电机、图像采集卡、气爪这几部分组成。其中运动卡的通讯通过以太网和RS232 串口传输。工控机为信息处理和运行中心，其他部分都挂在工控机下，系统运行山工控机负贵控制与协调。工件传输单元由传送带、伺服电机、伺服电机控制器构成。控制器预留接口与计算机连接，计算机通过向控制器发送指令控制传送带的起停、运行速度等。摄像机平台单元主要由摄像机、摄像机支架和光源组成。摄像机的作用是获取实验台上的工作视频图像，同时白色光源做辅助、亮度和高度都可以调节。
40、我们要选取较高的工业相机采集图像质量的好坏因为直接影响后期图像处理的速度与效果。信息处理控制中心由一台计算机组成，通过计算机软件对图像进行处理，同时协调各个部分工作。机器人RC 控制单元一旦视觉软件完成图像监控，紧接着需要和外部单元进行通信以完成对生产过程的控制。简单的控制可以直接利用部分图像采集卡自带的I/O，相对复杂的逻辑/运动控制则必须依靠附加可编程逻辑控制单元/运动控制卡来实现必要的动作。分传感器，控制器，驱动器，执行机构。传感器感知环境，反馈环境信息给控制器；控制器机器人的控制中心，执行机器人的运动控制，传感器信号处理和融合；驱动器根据控制信号驱动执行机构。控制平台使用较多的位置传感
41、器。用来测量三轴的极限位。2.2 视觉引导技术的介绍视觉引导技术是指利用摄像机代替人眼、计算 机代替大脑1，通过处理相机获取的图像对目标物 体进行测量、检测和识别，引导工业机器人完成对其 的抓取、分拣等任务。传统的工件分拣方式为人工 分拣，这种方式很大程度受人为因素影响，导致工作 速度慢、分拣不准确以及容易发生事故等。后来将 示教工业机器人应用于工件分拣2，这种方式虽然 能够利用机器代替人工作，但是由于示教模式的固 定化，导致无法对任意物体进行分拣抓取，而且外界 环境改变时需对工业机器人重新示教，否则无法完 成工作。因此，将视觉引导技术应用于工业领域，对 增强工业机器人对外部环境的适应能力与工
42、业生产 线的鲁棒性、提高生产过程的自动化水平与劳动生 产率有十分重要的意义。第三章 系统硬件的选择及系统硬件电路工件机器人分拣系统的系统硬件有：工业相机、光源、分拣机器人。3.1 系统硬件的选择 3.1.1工业相机的选择在整个在视觉系统当中，图像采集是整个系统的基石。而图像采集工作是通过工业相机来完成。工业相机作为机器视觉系统的核心部件，其本质功能就是将输入的光信号转化成电信号输出，相机的性能直接决定了采集到图像的质量、清晰度以及系统的稳定性。工业相机相比普遍相机有着更高的稳定性、更强抗干扰能力和超强传输功能。我们在选择工业相机时，需要考虑以下几个步骤：焦距、最大帧率、像素深度、工作距离、感光
43、度。本课题选取高分辨率数字摄像机MV-1300UM，参数如下：分辨率 1280*1024 ，帧速 15FPS，像素尺寸：5.2m*5.2m ,视野（FOV）为64mm*48mm，物距为 128.3 mm，畸变45db，动态范围：60db，供电要求：5V，功耗2.25W，外形尺寸 53*54*54。综合考虑选用德国公司型号为的工业相机。该款相机传输性能极强。就算将数据传输扩大到100米以外也能够很好的吸收数据。同时还提供了多项输入输出、同步闪频与外触发等选项。能够满足不同的视觉触发要求相机的帧率最高可达，完全满足本系统中传输机构的运动速度。镜头则选用的百万像素光学镜头3.1.2光源的选择光源在该系统中的功能是将光线投射到等待检测的物体上，投射完成后对区分物体的对比度，好的光源能够改善整个系统的分辨率，减轻后续图像处理的压力。不合适的光源，会给系统带来很多麻烦。如工
