一种机器人视觉系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人视觉技术领域，尤其涉及一种机器人视觉系统。
【背景技术】
[0002]工业机器人与视觉的结合是未来的发展方向，目前在工业机器人领域应用的视觉系统一般分为两类:一类是采用智能相机，即相机和处理器集成在一起，视觉算法运行在处理器当中，智能相机配置上位机软件模块，通过上位机软件模块可以实现对智能相机中算法输入参数做相应的配置；还有一类是采用普通工业相机，并配置PC机，普通相机只有相机和镜头，没有处理器，视觉算法运行在PC机上面。
[0003]两类视觉系统各有优缺点:第一类采用智能相机集成度比较高，但由于相机尺寸不能做很大，这样对于处理器的尺寸、处理能力、散热等有较高要求，增加了相机的成本，另夕卜，这种智能相机尺寸和重量比较大，如果放在机器人末端的话，对机器人末端设计和负重是一个考验，应用较为不便；另一类采用普通工业相机集成度没有智能相机高，但是由于单独配置用于算法运行的PC机，虽然计算能力较强，其成本和智能相机差不多。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种机器人视觉系统，旨在解决现有的机器人视觉系统相机成本高、尺寸和重量大，增加机器人负重等技术问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种机器人视觉系统，包括相机、机器人控制柜、机器人RC控制器、视觉处理器和交换机，所述机器人RC控制器、视觉处理器和交换机均设置于机器人控制柜中，所述相机及机器人RC控制器均通过交换机与视觉处理器网络连接。
[0006]本发明实施例采取的技术方案还包括:还包括视觉处理器软件模块、视觉算法软件模块和上位机软件模块，所述视觉处理器软件模块和视觉算法软件模块运行于视觉处理器中，所述上位机软件模块运行于PC机中，所述PC机通过以太网与视觉处理器连接，通过所述PC机对视觉处理器软件模块和视觉算法软件模块进行相关算法参数配置，并通过以太网输入到视觉处理器中，实现用户与视觉处理器之间的交互。
[0007]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述视觉处理器软件模块包括视觉算法模块、相机驱动模块和网络通信模块；
[0008]所述视觉算法模块中包括视觉应用算法单元和视觉工具包，所述视觉应用算法单元用于完成种类工件的识别与测量，所述视觉工具包用于实现二次开发；
[0009]所述相机驱动模块中集成现有主流工业相机的驱动程序，用于实现各种相机与视觉处理器的连接；
[0010]所述网络通信模块中集成有机器人或自动化设备厂商的通信协议，用于实现视觉处理器与机器人RC控制器、相机及其他自动化设备之间的通信。
[0011]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述视觉处理器软件模块还包括视觉配置模块和视觉日志模块；
[0012]所述视觉配置模块用于实现视觉处理器与上位机软件模块之间的信息交互，用户通过PC机对所述视觉应用算法单元和视觉工具包做相关操作，在视觉配置模块中能够及时的获得用户的操作信息并根据用户操作信息做出相应的配置；
[0013]所述视觉日志模块用于处理视觉算法及相机工作信息，包括识别或测量结果以及出错时的图像信息。
[0014]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述视觉算法软件模块包括视觉算法库和视觉典型应用库，所述视觉算法库包括基础数学函数单元、视觉基础函数单元和视觉应用函数单元，所述视觉典型应用库包括面向各种应用开发的视觉算法，用于实现机器人搬运、码垛、分拣或装配，包括传送带分拣、机床上下料、轮毂识别或液晶模组识别。
[0015]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述上位机软件模块包括显示模块、功能选择模块、参数配置模块和二次开发模块；
[0016]所述显示模块用于实时显示相机拍摄到的图片；
[0017]所述功能选择模块用于用户在视觉典型应用库或视觉工具包中选择相应的功會K ;
[0018]所述参数配置模块用于针对不同工件配置视觉典型应用库中的相关参数；
[0019]所述二次开发模块用于对视觉工具包进行编程或组合，实现视觉识别或检测。
[0020]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述视觉处理器为基于X86的PC104板卡。
[0021]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述视觉处理器中还包括存储器，所述存储器采用工业级别的CF卡，所述CF卡上面运行Linux操作系统，用于进行线程调度。
[0022]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述机器人控制柜中还设有风扇设备，所述风扇设备用于为机器人RC控制器和视觉处理器散热。
[0023]本发明实施例采取的技术方案还包括:所述视觉处理器与机器人RC控制器的机械尺寸、机械接口及电气接口一致。
[0024]本发明实施例的机器人视觉系统通过将视觉处理器集成在机器人控制柜中，在结构上减小相机的尺寸和重量，应用较为方便，并有利于降低相机成本；视觉算法运行在视觉处理器中，上位机软件模块运行于PC机中，用户可通过上位机软件模块实现与视觉处理器之间的交互；视觉处理器采用基于X86结构的PC104板卡为处理器，比现有智能相机中的处理器计算能力更强，并且具有足够的空间散热，系统可靠性更强。
【附图说明】
[0025]附图1是本发明实施例的机器人视觉系统硬件的结构示意图；
[0026]附图2是机器人控制柜效果图；
[0027]附图3是机器人控制柜中放置板卡的笼子的效果图；
[0028]附图4是本发明实施例的机器人控制柜中的通信总线连接示意图；
[0029]附图5是本发明实施例的视觉处理器软件的结构示意图；
[0030]附图6是本发明实施例的机器人视觉系统应用示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]请参阅图1，是本发明实施例的机器人视觉系统硬件的结构示意图。本发明实施例的机器人视觉系统硬件包括相机、光源、机器人控制柜、机器人RC控制器、视觉处理器和交换机，其中，相机采用“eye-on-hand”或“eye-1n-hand”的固定方式。“eye-on-hand”方式是指相机固定在传输带上方的支架上面或其它设备的支架上。而“eye-1n-hand”方式是指相机固定在机器人手臂末端上面。光源固定在相机周围。机器人RC控制器、视觉处理器和交换机均设置于机器人控制柜中。相机及机器人RC控制器通过交换机与视觉处理器网络(以太网)连接。视觉处理器是整个机器人视觉系统的核心，采用基于X86的PC104板卡为处理器，比现有智能相机中的处理器计算能力更强。视觉处理器上还设有散热片(图未示)，机器人控制柜中还设有风扇设备，通过风扇设备为机器人RC控制器和视觉处理器提供散热，使系统可靠性更强。视觉处理器中还包括存储器，存储器采用工业级别的CF卡(Compact Flash，一种用于便携式电子设备的数据存储设备),CF卡上面运行Linux操作系统，用于进行线程调度。
[0033]在本发明实施例中，视觉处理器采用工业通用的机械接口和电气接口，可方便视觉处理器接入到机器人控制柜中，具体如图2和图3所示，图2为机器人控制柜效果图，图3为机器人控制柜中放置板卡的笼子的效果图。其中，图2右侧为机器人RC控制器，而视觉处理器与机器人RC控制器在机械尺寸、机械接口及电气接口方面是一样的，只需在机器人控制柜中放置板卡的笼子一侧再加个机械固定单元即可将视觉处理器接入到机器人控制柜中。在机器人控制柜内部，机器人RC控制器与I/O板、驱动器等设备通过控制总线连接，机器人RC控制器与视觉处理器通过系统总线连接，这样视觉处理器与机器人RC控制器通信不影响其内部总线通信，具体请一并参阅图4，是本发明实施例的机器人控制柜中的通信总线连接示意图，其中，①为系统总线:EtherNET，②为控制总线:ECAT，③为外部总线:PROFIBUS、Devicenet^CCLINK。
[0034]请参阅图5，是本发明实施例的机器人视觉系统软件的结构示意图。本发明实施例的机器人视觉系统软件包括视觉处理器软件模块、视觉算法软件模块和上位机软件模块。其中，视觉处理器软件模块和视觉算法软件模块运行于视觉处理器中，上位机软件模块运行于PC机中，PC机通过以太网与视觉处理器网络连接，用户可通过PC机对视觉处理器软件模块和视觉算法软件模块进行相关算法参数配置，并通过以太网输入到视觉处理器中，实现用户与视觉处理器之间的交互，当完成配置后，视觉处理器即可独立工作；具体地:
[0035]视觉处理器软件模块包括视觉算法模块、相机驱动模块、网络通信模块、视觉配置模块和视觉日志模块。
[0036]视觉算法模块中包括视觉应用算法单元和视觉工具包，视觉应用算法单元用于完成某些种类工件的识别与测量，视觉