AI视觉机器人运动控制系统的制作方法

ai视觉机器人运动控制系统
技术领域
1.本发明属于视觉机器人运动控制技术领域，具体涉及一种ai视觉机器人运动控制系统。


背景技术：

2.视觉机器人运动控制系统是一种用来引导机器人运动、检测等等的系统装置，下面进行说明：
3.在现有的工业当中，通过视觉引导机器人，来自动修正机器人的运动轨迹：
4.1.冲压：可以自动装载和卸载压力机，缩短并优化周期时间，结合2d和3d检测系统，检测冲压后零件的品质状况，节省人工检测，防止不良流出，可以将视觉机器人运动控制系统应用于裂缝检测、孔位检测和工件测量，引导机器人抓取，堆垛和卸载。
5.2.涂装：用图像处理系统和视觉机器人运动控制系统，针对方位和位置检测、喷漆和表面检测以及工艺监控设计，以确保稳定可靠、高度自动化的工艺，通过高度可靠的光学检测系统，保证产品质量。
6.3.焊装：视觉系统集成到焊装工艺中，可以实现各种零件柔性管理，自动处理所有组件，通过智能、直观的机器人视觉系统实现100％工艺和质量控制。
7.4.总装：目前自动化程度只有8％
‑
15％，大部分都是靠人工或半自动化。自动化提升的关键通过“机器人之眼”引导机器人替代人工组装工位，实现柔性化智能生产。
8.图1中公开了一种现有的视觉机器人运动控制系统，该视觉机器人运动控制系统包括主控plc、视觉模块、操作模块和触摸屏模块等，通过上述的主控plc和各个模块达到控制机器人的作用，从而完成工业生产需求。
9.但是，该视觉机器人运动控制系统具有如下的缺点：
10.1.视觉机器人运动控制系统为标准的工业协议，可与常见的控制设备直接模块传输数据，但对于部分特殊或者比较先进设备时，需要plc厂商做对应的开发和需要更多的通讯硬件成本投入。
11.2.操作界面固定，且需针对不同的应用场景和需求进行对应参数的编写，需要有一定的设计周期。
12.3.顺序控制较好且响应快，但涉及复杂算法运算和上位机交互时难度高。连接摄像模块时，需要plc协调处理，同时处理多个摄像模时速度较慢。


技术实现要素：

13.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种ai视觉机器人运动控制系统。
14.根据本发明的一个方面，提供了一种ai视觉机器人运动控制系统，包括ai工控机、视觉模块、操作模块和机器人系统，操作模块感应操作，生成对应的操作信号，并将操作信号发送给ai工控机，ai工控机生成对应的控制信号，并将控制信号发送给视觉模块，视觉模
块开启工作或者停止工作；视觉模块感应外部环境情况，生成对应的环境信号，并将环境信号发送给ai工控机，ai工控机根据环境信号，生成对应的机器人控制信号，并将机器人控制信号发送给机器人系统，机器人系统进行工作。
15.在一些实施方式中，ai工控机上设有plc模块。
16.在一些实施方式中，ai工控机上设有通讯接口，ai工控机通过通讯接口与视觉模块、操作模块和机器人系统进行通讯。通过通讯接口，可以通过标准的串口、tcp、udp、modbus及外通讯进行通讯。
17.在一些实施方式中，操作模块设在ai工控机的壳体上，操作模块包括多个操作按钮。因此，通过设置多个不同的操作按钮，来实现不同的操作。
18.在一些实施方式中，还包括触摸屏模块，触摸屏模块设在ai工控机的壳体上，触摸屏模块用于显示机器人系统的运行状态。
19.在一些实施方式中，还包括多自由度连接装置，视觉模块设在多自由度连接装置的上端。由此，通过多自由度连接装置可以使得视觉模块可以随意转动。
20.在一些实施方式中，还包括连接座，多自由度连接装置和ai工控机均设在连接座上，连接座的下端设有滚动轮。因此，连接座可以起到固定，多自由度连接装置和ai工控机的作用，而通过设置滚动轮，则可以推动，多自由度连接装置和ai工控机。
21.本发明具有如下的效果：
22.1.可以通过在ai工控机设置通讯结构，使用标准的串口、tcp、udp、modbus及外围设备自定义格式等通讯方式，通讯方式更为灵活；设计人员可以对外围设备(如：视觉模块、操作模块、机器人系统和其他ai工控机等装置)的通讯接口进行二次开发实现获取设备更多关键信息、参数的灵活操作；支持多线程异步与多台ai工控机进行数据量大的交互，拓展性强，便于同时与更多外围设备进行数据信息交互且基本无需外加通讯硬件。
23.2.人机界面交互好，用户可直接操作工控机的控制软件实现监控各外围设备的状态和具体信息，将设备接口通用模块化使其可灵活操作各个设备的使能添加、删除和调试。
24.3.基于处理器进行数据量大的算法运算、交互的数据处理和复杂的逻辑控制，多任务并行处理、模块化开发提高利率、处理速度快、可以处理复杂逻辑、可以引入深度学习实现ai、各功能软件之间的通讯用在os下进行、存储日志和数据便于调试及维护。
25.4.ai工控机在连接多个视觉模块时可同步处理多个视觉模块数据；可远程监控实现生产安全并可联网做数据管理。
附图说明
26.图1为背景技术中的一种视觉机器人运动控制系统的原理图；
27.图2为本发明一种实施方式的ai视觉机器人运动控制系统的原理图；
28.图3为本发明一种实施方式的ai视觉机器人运动控制系统的部分结构示意图；
29.图4为本发明另一种实施方式的ai视觉机器人运动控制系统的ai工控机的结构示意图；
30.图5为本发明又一种实施方式的ai视觉机器人运动控制系统的ai工控机的结构示意图。
31.图中：1
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ai工控机；11
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plc模块；12
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ai工控模块；13
‑
三个控制模块；14
‑
电源模块；
15
‑
以太网通讯接口；16
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热风扇；17
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冷风扇；2
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视觉模块；3
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操作模块；31
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操作按钮；4
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机器人系统；5
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触摸屏模块；6
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多自由度连接装置；7
‑
连接座；71
‑
滚动轮。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.在本实施例中，如图2所示，一种ai视觉机器人运动控制系统，包括ai工控机1、视觉模块2、操作模块31和机器人系统4。
35.在本实施例中，如图2和图3所示，操作模块31可以感应人员的操作，生成对应的操作信号，并将操作信号发送给ai工控机1，ai工控机1生成对应的控制信号，并将控制信号发送给视觉模块2，视觉模块2开启工作或者停止工作；当视觉模块2开启工作时，视觉模块2可以感应外部环境情况，生成对应的环境信号，并将环境信号发送给ai工控机1，ai工控机1根据环境信号，生成对应的机器人控制信号，并将机器人控制信号发送给机器人系统4，机器人系统4进行工作。
36.在本实施例中，ai工控机1上可以安装有plc模块。
37.在本实施例中，ai工控机1上可以设置有通讯接口，ai工控机1通过通讯接口与视觉模块2、操作模块31和机器人系统4进行通讯。通过通讯接口，可以通过标准的串口、tcp、udp、modbus及外通讯进行通讯。
38.在本实施例中，操作模块31设在ai工控机1的壳体上，操作模块31包括多个操作按钮。因此，通过设置多个不同的操作按钮，来实现不同的操作。
39.在本实施例中，本发明还可以包括触摸屏模块5，触摸屏模块5可以安装在ai工控机1的壳体上，触摸屏模块5可以显示机器人系统4的运行状态。
40.如图3所示，在本实施例中，本发明还可以包括多自由度连接装置6，视觉模块2设在多自由度连接装置6的上端，通过多自由度连接装置6可以使得视觉模块2可以随意转动。
41.如图3所示，在本实施例中，本发明还可以包括连接座7，多自由度连接装置6和ai工控机1均设在连接座7上，连接座7的下端设有滚动轮71，连接座7可以起到固定，多自由度连接装置6和ai工控机1的作用，而通过设置滚动轮71，则可以推动，多自由度连接装置6和ai工控机1。
42.在本实施例中，如图2和图3所示，可以控制两个机器人系统4运行，并且可以通过滚动轮71来推动本发明，方便使用；而在图4和图5所示的实施例中，图4中，可以同时控制三个机器人系统运行，图5中可以控制一到两个机器人系统运行。
43.下面对ai工控机1的内部结构作详细说明：
44.如图4所示，该ai工控机1内部设置有plc模块11、ai工控模块12、三个控制模块13、
电源模块14和以太网通讯接口15，ai工控机1的壳体上设有冷风扇16和热风扇17，冷风扇16将外部空气吸入到ai工控机1的壳体中，热风扇将ai工控机1的壳体中的空气排出到外部。通过触摸屏模块，可以对plc模块进行编程，同时，触摸屏模块还可以当做操作模块来进行使用，再者，触摸屏模块也可以进行机器人系统的示教和对视觉模块进行编辑，视觉模块2可以是工业高清相机，是一种现有的装置，其具体的工作过程不再赘述。
45.操作模块31可以感应人员的操作，生成对应的操作信号，并将操作信号发送给ai工控机1的ai工控模块，ai工控模块生成对应的转换信号，并将转换信号发送给三个控制模块中的至少一个，之后控制模块生成对应的控制信号，通过控制信号控制机器人系统运行。
46.图4中，还可以设置有安全继电器模组集成，安全继电器模组集成可以设置在壳体的右侧门上，从而可以有效利用右侧开门结构，最大化利用柜体空间。
47.考虑到ai工控机1在工作现场的使用，即ai工控机1有可能作为主站或从站被使用，同时，ai工控机1能实现主从站功能，因此，ai工控机1只能采用三菱q系列。即采用三菱q系列plc模块11，plc模块11为八槽底板，该plc模块11附带有通讯模组和主从站；此外，plc模块11采用插接件连接，与外部运动控制器和外部io，通过cc
‑
link和以太网进行通讯。
48.本实施例中的电源模块：3+1电源模块，即3组48v的电源给机器人系统进行供电；1组24v的电源给其余部分和外围控制回路进行供电；
49.上述的48v的电源机器人独立供电，可以分别单独停止，其余部分和3台机器人系统的运转准备回路。通过此种设置，可以有效利用柜体内部空间，而将电源设置成3+1模块可以快速更换。
50.如图5所示，该ai工控机1内部结构基本与图4的该ai工控机1内部结构相同，不同点在于，外部形状的改变，和控制模块的数量不同，本实施例中控制模块可以设置有一个。当然，图3中的ai工控机1的结构与图5的ai工控机的结构可以相同。
51.如图5所示，本实施例中的，考虑到ai工控机1在工作现场的使用，即ai工控机1有可能作为主站或从站被使用，同时，ai工控机1能实现主从站功能，因此，ai工控机1只能采用三菱q系列。即采用三菱q系列plc模块，plc模块为五槽底板，该plc模块11附带有通讯模组和主从站；此外，plc模块11采用插接件连接，与外部运动控制器和外部io，通过cc
‑
link和以太网进行通讯。
52.本实施例中的电源模块：2+1电源模块，即2组48v的电源给机器人系统进行供电；1组24v的电源给其余部分和外围控制回路进行供电；
53.上述的48v的电源机器人独立供电，可以分别单独停止，其余部分和2台机器人系统的运转准备回路。通过此种设置，可以有效利用柜体内部空间，而将电源设置成2+1模块可以快速更换。
54.下面对本发明整体的工作过程做详细的说明：
55.如：当需要通过本发明的ai视觉机器人运动控制系统控制机器人进行检测时，按下操作模块31中的开始按钮，此时，操作模块31可以感应到该“开始”操作，生成对应的操作信号，将操作信号发送给ai工控机1，ai工控机1生成对应的控制信号，将控制信号发送给视觉模块2，视觉模块2开始工作，视觉模块2可以感应需要检测工件处对应的环境情况，生成对应的环境信号，并将环境信号发送给ai工控机1，ai工控机1根据环境信号，生成对应的机器人控制信号，并将机器人控制信号发送给机器人系统4，机器人系统4进行工作，此时ai工
控机1控制机器人系统4运动至需要检测工件的位置处，机器人系统4对工件进行检测。
56.上述的机器人系统4是一个代指，机器人系统4可以是现有技术中的任何装置，如：可以是检测装置、裂缝检测装置、孔位检测装置、工件测量装置或者，可以是抓取装置，堆垛装置和卸载位置检测或者是喷漆装置、表面检测装置、焊接装置和装配装置等。
57.通过上述的ai工控机1和视觉模块2，可以控制机器人系统4到达工作位置处，并进行相应的工作。
58.本发明具有如下的效果：
59.1.可以通过在ai工控机1设置通讯结构，使用标准的串口、tcp、udp、modbus及外围设备自定义格式等通讯方式，通讯方式更为灵活；设计人员可以对外围设备如：视觉模块2、操作模块31、机器人系统4和其他ai工控机等装置的通讯接口进行二次开发实现获取设备更多关键信息、参数的灵活操作；支持多线程异步与多台ai工控机1进行数据量大的交互，拓展性强，便于同时与更多外围设备进行数据信息交互且基本无需外加通讯硬件。
60.2.人机界面交互好，用户可直接操作工控机的控制软件实现监控各外围设备的状态和具体信息，将设备接口通用模块化使其可灵活操作各个设备的使能添加、删除和调试。
61.3.基于处理器进行数据量大的算法运算、交互的数据处理和复杂的逻辑控制，多任务并行处理、模块化开发提高利率、处理速度快、可以处理复杂逻辑、可以引入深度学习实现ai、各功能软件之间的通讯用在os下进行、存储日志和数据便于调试及维护。此外，ai工控机1还可以同时连接多个视觉模块2时，可以同时对多个机器人系统4进行管理。
62.4.ai工控机1在连接多个视觉模块2时可同步处理多个视觉模块2数据；可远程监控实现生产安全并可联网做数据管理，此外不需要直接通过plc来进行控制。
63.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。