工业机器人工装系统设计 课件 项目5 视觉分拣工作站工装设计

工业机器人工装系统设计机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。它是计算科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。工件分拣是工业生产中的重要环节，采用机器视觉结合工业机器人的视觉分拣工作站在工业生产中具有广泛的应用。视觉分拣是在自动化生产线上常被应用的模块，它主要包含了工业机器人系统、数控机床系统、逻辑编程控制系统、输送线、在线检测单元、仓储单元等部分构成。实际工厂生产会根据自动化生产线的需求进行各个模块的安排和组合，实现自动化生产的功能性、连续性、稳定性等特点。视觉分拣工装系统主要是实现零件抓取的手爪及满足定位需求的辅助机构。项目5视觉分拣工作站工装设计学习目标知识目标熟悉视觉分拣工作站的应用。掌握视觉分拣工作站的结构。掌握视觉分拣工作站的工装设计。熟悉工装设计的仿真优化方法。能力目标能够对零件视觉分拣方案进行整体设计。能够对零件的分拣工装进行设计。能够对简单工装进行仿真优化。学习内容1.机器人视觉分拣工作站基于机器视觉的机器人分拣与人工分拣作业相比,不但高效、准确,而且在质量保障、卫生保障等方面有着人工作业无法替代的优势;与传统的机械分拣作业相比,基于机器视觉的机器人分拣则有着适应范围广、随时能变换作业对象和变换分拣工序的优势。任务1视觉分拣工作站基本知识

5.1.1视觉分拣系统应用

2.视觉分拣机器人分拣机器人是一种具备了传感器、物镜和电子光学系统的机器人，可以快速进行货物分拣。分拣机器人的特点：工作效率高。抓取分拣物的精准性高。可以分工合作，协同能力强。分拣机器人1.系统结构以新松公司开发生产的

RH6（六自由度垂直关节型）通用工业机器人为模型而建立基于机器视觉的工业机器人分拣系统。3.1.2视觉分拣系统

2.分拣过程分拣流程分为4个部分：图像预处理、目标提取、单一目标分析、分拣抓取。分拣具体流程：（1）图像预处理：对采集到的图像进行图像平滑去除噪，消除噪声对图像的干扰。（2）目标提取：使用Canny算子进行二值化，其目的是将目标图像从背景图像提取出来。（3）单一目标分析：由于目标是规则的几何工件，仅仅靠角点检测是检测不出来圆形的，所以需要Hough圆检测来辅助识别。（4）分类抓取：对每个单一工件目标求取特征点，求取其目标工件的中心和长短轴。将特征信息通过CAN总线发送至机器人控制柜的RC（机器人控制器）内，并通过RC控制工业机器人进行分拣。工业相机固定视觉拾取机器人工作站由机器人本体、机器人电控系统、机器人底座及工作平台、吸盘、相机夹具和支架、光源系统、气路系统、视觉系统（含上位机）等构成，对于需要视觉操作和观看的需要配置一台千兆以太网口的PC。任务2视觉分拣工作站工装设计

3.2.1固定视觉

固高GUC系列控制器固高手持盒机器人底座及工作平台吸盘相机夹具相机支架光源系统分为光源和光源控制器。光源三维图光源控制器实物图相机软件界面视觉拾取机器人工作站由机器人本体、机器人电控系统、机器人支架及工作平台、吸盘+手爪+相机夹具、气路系统、视觉系统（不含上位机）等构成。3.2.2移动视觉

1.机器人本体2.机器人电控系统3.机器人支架及工作平台4.末端执行器吸盘+二指手爪+相机夹具吸盘+相机夹具1.计算机仿真概述所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法,随着系统科学研究的深入、计算机技术的发展,而成为一门新兴的学科。近年来,随着信息处理技术的突飞猛进,使仿真技术得到迅速发展。计算机仿真主要有下列3种仿真形式：（1）物理仿真。

（2）半物理仿真。（3）数字仿真（计算机仿真）。任务3工装设计仿真优化

5.3.1仿真技术简介

2.机械系统中仿真软件的应用随着机械生产设计过程中对于产品质量、可靠性的要求不断提高，首先通过一定的计算机软件进行仿真已经成为必不可或缺的一步，而且明显可以缩短产品的设计周期，减小故障率。一般在机械系统中，计算机仿真主要应用于结构设计，控制系统设计，液压系统设计，机构设计等。基于ANSYS的机械结构仿真基于ADAMS的动力学仿真基于AMESim液压系统仿真基于SolidWorksSimulation的机械结构仿真3.采用SolidWorksSimulation对手爪挡板进行仿真优化分析。（1）建立挡板模型（2）为挡板添加约束及载荷

为挡板添加约束

施加载荷（3）网格划分及静态分析

网格划分静态分析强度校核5.3.2手爪挡板仿真优化

挡板模型加载及施加约束的模型划分网格4.优化设计因为出于安全考虑，初始方案选取挡板厚度为20