基于机械手的物料抓取系统分析(附件)【字数：9234】
目录
引言1
基于机械手臂物料抓取的概述2
系统概述2
传送带跟踪硬件2
传送带跟踪软件3
标定工具和用户4
脉冲当量标定4
相机辅助标定5
工作范围设定6
传送带跟踪参数设定9
传送带跟踪程序指令11
预抓取点与抓取点11
传送带跟踪指令12
传送带跟踪调试实例14
硬件搭建与网络配置14
调试流程15
标定与设定参数16
程序调试18
总结22
致谢23
参考文献24
引言
随着世界经济和科技的发展，人类活动的不断扩大，机器人应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，也从制造领域转向非制造业，各种各样的机械手臂也随之出现。随着机械手臂的大量应用，很多领域，许多单一重复的工作也可以让机械手臂来代替。
一般的工业机器人是没有感觉的，工件存放位置、姿态稍有改变机器人就束手无策。上世纪出现具有传感器的工业机械手臂。如工件位置与标准位置发生偏移，可根据传感器的捕捉修正后在抓取。具有视觉的适应系统是一种较为完善的机械手臂系统，它能根据视觉捕捉信息形成标准位置与路径数据，并将数据传输给机械手臂。
目前，在国内的生产线，机械手臂抓取物料大多数是采用固定位置抓取的。在大多数的生产线上，物料是由传送带运输的，某一时刻在传送带上的物料的具体位置是不知道的，一般机械手臂是无法进行抓取的，所以有必要在针对外形结构已知的物体，利用相机视觉捕捉拍照引导机械手臂对物料抓取。
本文说明的是一种固定在工作台上的视觉跟踪抓取系统，利用视觉相机对目标进行三维定位，在三维空间中引入位置伺服的闭环控制算法，达到机械手臂对未知位置的物料的抓取要求。
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系统概述
传送带跟踪分为两个步骤：一个是跟踪传送带过程，另一个同步运动过程。 跟踪传送带是机械手从等待跟踪位置到和皮带同速运动的过程（追传送带的过 程）；同步运动是机械手以传送带的速度和方向运动，此过程机械手末端相对与传送带静止，用户在此过程编写相对运动来完成工作，目前只支持相对直线运动和相对圆弧运动。相对运动的基础点为相机获取的特征点位置，运动方向是标定用户的方向。传送带跟踪系统常见结构见图11：
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图11 传送带跟踪系统常见结构图
传送带跟踪硬件
传送带跟踪硬件包括编码器、相机、末端执行器、传送带。传送带系统硬件结构见图12。
编码器用于记录传送带实时位置（编码器脉冲），并通过脉冲模块及EtherCAT总线发送给机械手控制器，以获取物料运动速度、距离等。相机用于获取传送带上物料位置，并转换为机械手坐标值。相机和机械手坐标系完成标定后，即可实现相机拍照结果到机械手坐标的转换。控制器通过IO触发相机拍照，相机获取传送带上的物料坐标并通过网络通信发送至机械手，机械手根据物料实时位置进行跟踪抓取。
1.机硬件连接
连接相机电源，连接视觉控制器或视觉软件，连接机械手控制器的IO接口，将机械手的某一输出端口与相机的触发输入连接，用于触发IO拍照。
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图12 传送带系统硬件结构图
2.软件连接
通过网线将机械手控制器与相机控制器连接，即可通过网络通信进行物料坐标收发。请确保相机控制器的 IP 地址与机械手控制器 IP 地址（默认192.168.5.228）在同一网段，且互不冲突，通信端口勿与LH Robot Studio通信所用端口冲突。
末端工具使用夹爪或吸盘，是用于抓取物料的末端执行器。传送带用于匀速输送物料，使用时需保证传送带不打滑、传送带和编码器间传动可靠，避免影响抓取效果。
传送带跟踪软件
本内容介绍了传送带的参数设定、脉冲当量标定、相机标定。
在这里使用的是Robot Studio机械手控制软件。点击菜单栏上的【工具】【传送带跟踪】，进入传送带跟踪调试界面，见图21。
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图21 传送带跟踪调试界面
（一）标定工具和用户
参数设定前，需标定抓取使用的末端工具坐标系和传送带方向的用户坐标系。工具标定时，需选择稳定的工具中心点和外部参考点，如末端工具为吸盘，建议更换为带尖的椎体以提高标定精度。需要注意的是，工具中心指视觉定位中心在工具上对应的参考点，不一定是工具的几何中心。用户标定过程中，需选择准确标定的工具坐标系，在传送带边界选择用户坐标系原点、X方向的参考点进行标定，用户坐标系X+方向需与传送带运动方向一致。
（二）脉冲当量标定
硬件搭建完成且完成工具、用户坐标系标定后，即可开始进行编码器标定。 进入传送带跟踪设置界面，选择【标定】【编码器标定】。
脉冲当量标定步骤如下：
（1）观察编码器当前值有无正确显示，移动传送带观察编码器值有无正常刷新，确保传送带和编码器间的传动稳定可靠，无打滑、松动等情况；
（2）传送带处于静止状态时，在传送带上做一标记点或放置标定尖；
（3）选择已标定的用户与工具，用户示教模式下将机械手末端参考点移动至第一个参考点，点击【获取 P1】获得P1点坐标；
（4）将传送带沿运动方向手动拖动或由电机驱动运行一段距离，将参考点或标定尖移至新的位置，用户示教模式下将机械手末端参考点移动至新的参考点，点击【获取P2】获得P2点坐标，见图22；
原文链接：http://www.jxszl.com/dzxx/dzdq/607615.html
