基于视觉的工业机器人圆球定位控制系统设计与实现

摘要

机器视觉在工业生产中的应用越来越广泛，本文从这个背景出发，基于ABB工业机器人设计了机器视觉系统应用于位置传感。系统由装在ABB机械臂上的一个平台、摄像头、PC机、机械臂执行器、串口通信与相关的软件组成。由视频捕捉位于平台上的圆球位置，通过控制ABB机械臂动作调整平台使圆球运动到预定位置。论文工作主要分为三部分，用图像处理技术获取圆球的位置;设计控制算法;用ABB机械臂完成对圆球位置的控制。
　　用CMOS摄像头在有外界光线干扰的条件下对目标采样，对获得的图像进行灰度化、去噪、二值化、形态学处理、边缘提取等操作，用Hough变换算法识别圆球中心位置。
　　获得圆球的中心位置，根据该位置与预定位置的偏差，调用P控制算法计算机械臂各关节运动。
　　机械臂各关节的控制指令，通过RS-232发送到ABB机器人的控制器。在RAPID语言环境中编写运动控制程序，实时读取串口数据，根据该数据调用RAPID程序来调整各关节转动或移动，控制平台使圆球在重力的作用下到达预定的位置。
　　论文搭建了实验硬件平台，在WIN7环境下用MATLAB编程实现了全部算法。经实验验证，硬件平台的设计是合理的，算法是有效的。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 工业机器人的现状与发展趋势

1．1．1 工业机器人现状

1．1．2 工业机器人发展趋势

1．2 视觉工业机器人的应用和研究现状

1．3 课题主要研究内容和意义

1．4 论文的组织安排

第二章 控制系统的设计方案

2．1 系统的总体实现方案

2．2 目标检测视觉系统设计方案

2．3 工业机器人目标控制设计

2．3．1 机器人的控制技术

2．3．2 自动控制系统

2．4 视觉系统和工业机器人数据共享设计

2．5 小结

第三章 圆球位置的图像捕捉算法

3．1 图像采集

3．2 目标图像预处理

3．2．1 图像的灰度化

3．2．2 图像的去噪

3．2．3 图像的二值化

3．2．4 形态学处理

3．3 目标检测

3．4 目标特征提取及中心坐标计算

3．5 小结

第四章 圆球定位的控制算法

4．1 IRB120型工业机器人简介

4．1．1 机器人的控制器

4．1．2 机器人操作系统及编程语言

4．1．3 机器人运动控制方式

4．1．4 机器人的运动控制函数

4．1．5 机器人的伺服系统

4．2 设计控制流程及算法

4．3 小结

第五章 工业机器人和计算机之间的数据交换

5．1 机器人通信方式简介

5．2 RS-232通信协议

5．3 串口通信编程实现

5．4 小结

第六章 实验验证

6．1 实验系统组成

6．2 实验效果

第七章 结论与讨论

7．1 结论

7．2 讨论

参考文献

致谢

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