本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人控制，更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著智能制造的興起，通過引入先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對圖像進(jìn)行處理和分析，使機(jī)器人能夠模擬人類視覺系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)對物體的識別、跟蹤、定位等功能，在工業(yè)自動化中，這一技術(shù)可以顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)環(huán)境。

2、工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)通常包括圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動控制部分，自動集成全面、精確的環(huán)境信息，有助于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的操作任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動化監(jiān)控和管理，提高制造過程的智能化水平。

3、但是其在實(shí)際使用時，仍舊存在一些缺點(diǎn)，如現(xiàn)有的機(jī)器視覺系統(tǒng)的性能受到光照、陰影、反射各種環(huán)境因素的影響，從而產(chǎn)生光照不均的情況，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人圖像識別能力下降，這些因素影響質(zhì)量檢測的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；

4、在實(shí)際生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人處于復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，其視覺系統(tǒng)可能受到電磁干擾、振動等因素的影響，導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致性能下降或故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種具有視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人及其控制方法，用于解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種具有視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，包括：

3、工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域編號模塊：用于將工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域依次編號為1,2,...i,...n。

4、工業(yè)機(jī)器人圖像數(shù)據(jù)采集模塊：用于通過機(jī)器人相機(jī)采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的圖像識別數(shù)據(jù)，所述工業(yè)機(jī)器人圖像數(shù)據(jù)采集模塊包括光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集單元和運(yùn)動控制數(shù)據(jù)采集單元，所述圖像識別數(shù)據(jù)包括光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)和運(yùn)動控制數(shù)據(jù)。

5、自適應(yīng)光照調(diào)節(jié)處理模塊：根據(jù)光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集單元的光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)。

6、環(huán)境適應(yīng)性補(bǔ)償模塊：用于將獲取的工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)進(jìn)行對比，篩選出異常的工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域，以此計(jì)算異常工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器視覺環(huán)境補(bǔ)償指數(shù)，并進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的光源調(diào)整措施。

7、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制模塊：根據(jù)運(yùn)動控制數(shù)據(jù)采集單元的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)。

8、工業(yè)機(jī)器人圖像識別監(jiān)測性能模塊：用于通過工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)和機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)，分析得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)。

9、圖像識別監(jiān)測性能評估模塊：用于將獲取的工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)進(jìn)行對比，并處理。

10、機(jī)器性能故障預(yù)警模塊：基于工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器振動振幅、圖像形狀匹配度，計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)。

11、優(yōu)選的，所述工業(yè)機(jī)器人圖像數(shù)據(jù)采集模塊具體為：

12、光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集單元：通過機(jī)器人相機(jī)采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的像素位數(shù)、陰影面積、相機(jī)角度，分別標(biāo)記為jwi、jmi、θi，其中i＝1,2,...n，i表示為第i個指定工作區(qū)域的編號；

13、運(yùn)動控制數(shù)據(jù)采集單元：通過機(jī)器人相機(jī)采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器人坐標(biāo)系圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)、機(jī)器人坐標(biāo)、機(jī)器人臂角度，分別標(biāo)記為(xi，yi)、σi，其中m＝1,2,...q，m表示為第m個圖像像素點(diǎn)的編號。

14、優(yōu)選的，所述機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)的計(jì)算公式為：

15、

16、其中αi表示為第i個指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，jmi表示為第i個指定工作區(qū)域的陰影面積，θi表示為第i個指定工作區(qū)域的相機(jī)角度，jwi表示為第i個指定工作區(qū)域的像素位數(shù)，n表示為工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域總數(shù)量，e表示為自然常數(shù)。

17、優(yōu)選的，所述環(huán)境適應(yīng)性補(bǔ)償模塊具體為：

18、獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，并與預(yù)設(shè)的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)進(jìn)行對比，若工業(yè)機(jī)器人某指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)大于預(yù)設(shè)的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，則表明工業(yè)機(jī)器人該指定工作區(qū)域的光源存在異常，應(yīng)調(diào)整工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的光源，反之則表明工業(yè)機(jī)器人該指定工作區(qū)域的光源條件符合預(yù)期。

19、優(yōu)選的，所述機(jī)器視覺環(huán)境補(bǔ)償指數(shù)具體為：

20、步驟s01：篩選出光源存在異常的工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的編號；

21、步驟s02：通過機(jī)器人相機(jī)采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的亮度、光源照射面積、光源照射高度，分別標(biāo)記為yli、yci、yhi；

22、步驟s03：計(jì)算機(jī)器視覺環(huán)境補(bǔ)償指數(shù)，具體的計(jì)算公式為：

23、

24、其中ωi表示為第i個工作區(qū)域的機(jī)器視覺環(huán)境補(bǔ)償指數(shù)，yhi表示為第i個工作區(qū)域的光源照射高度，yli表示為第i個工作區(qū)域的亮度，yci表示為第i個工作區(qū)域的光源照射面積，e表示為自然常數(shù)，jmi表示為第i個指定工作區(qū)域的陰影面積。

25、優(yōu)選的，所述機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)的計(jì)算公式為：

26、

27、其中βi表示為第i個指定工作區(qū)域的機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)，σi表示為第i個指定工作區(qū)域的機(jī)器人臂角度，表示為第i個指定工作區(qū)域第m個圖像像素點(diǎn)的機(jī)器人橫向畸變，表示為第i個指定工作區(qū)域第m個圖像像素點(diǎn)的機(jī)器人徑向畸變，q表示為圖像像素點(diǎn)的數(shù)量，e表示為自然常數(shù)。

28、優(yōu)選的，所述機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)的計(jì)算公式為：

29、θi＝βi+αi

30、其中θi表示為第i個指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，αi表示為第i個指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，βi表示為第i個指定工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)。

31、優(yōu)選的，所述圖像識別監(jiān)測性能評估模塊具體為：

32、獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，并與預(yù)設(shè)的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)進(jìn)行對比，若工業(yè)機(jī)器人某指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)大于預(yù)設(shè)的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，則表明工業(yè)機(jī)器人該指定工作區(qū)域的圖像視覺識別性能異常，反之則表明工業(yè)機(jī)器人該工作區(qū)域的圖像視覺識別性能無異?，F(xiàn)象。

33、優(yōu)選的，所述機(jī)器性能故障預(yù)警模塊具體為：

34、步驟s01：將工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的圖像識別形狀與標(biāo)準(zhǔn)的圖像形狀進(jìn)行對比，得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的圖像識別形狀與標(biāo)準(zhǔn)的圖像形狀中的各圖像形狀匹配度，標(biāo)記為gpi；

35、步驟s02：通過振動傳感器采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器振動振幅；

36、步驟s03：所述機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)的計(jì)算公式為：

37、

38、其中g(shù)yi表示為第i個工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)，θi表示為第i個工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，δθ表示為機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)均值，gpi表示為第i個工作區(qū)域的圖像形狀匹配度，gp預(yù)表示為預(yù)設(shè)的圖像形狀匹配度，gdi表示為第i個工作區(qū)域的機(jī)器振動振幅，gd預(yù)表示為預(yù)設(shè)的機(jī)器振動振幅，e表示為自然常數(shù)；

39、步驟s04：獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)進(jìn)行對比，若工業(yè)機(jī)器人某指定工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)大于預(yù)設(shè)的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)，則表明工業(yè)機(jī)器人該指定工作區(qū)域的圖像識別能力存在故障風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)立即將存在故障風(fēng)險(xiǎn)的工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的編號發(fā)送至管理人員，反之則表明工業(yè)機(jī)器人該指定工作區(qū)域的圖像識別能力正常。

40、優(yōu)選的，一種工業(yè)機(jī)器人控制方法，包括以下步驟：

41、步驟s01：工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域編號：將工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域依次編號為1,2,...i,...n；

42、步驟s02：工業(yè)機(jī)器人圖像數(shù)據(jù)采集：采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的圖像識別數(shù)據(jù)，所述工業(yè)機(jī)器人圖像數(shù)據(jù)采集包括光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集單元和運(yùn)動控制數(shù)據(jù)采集單元，所述圖像識別數(shù)據(jù)包括光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)和運(yùn)動控制數(shù)據(jù)；

43、步驟s03：自適應(yīng)光照調(diào)節(jié)處理：根據(jù)光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集單元的光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)；

44、步驟s04：環(huán)境適應(yīng)性補(bǔ)償：獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)進(jìn)行對比，篩選出異常的工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域，以此計(jì)算異常工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器視覺環(huán)境補(bǔ)償指數(shù)；

45、步驟s05：工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制：根據(jù)運(yùn)動控制數(shù)據(jù)采集單元的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)；

46、步驟s06：工業(yè)機(jī)器人圖像識別監(jiān)測性能：獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)和機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)，分析得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)；

47、步驟s07：圖像識別監(jiān)測性能評估：獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)進(jìn)行對比，并處理；

48、步驟s08：機(jī)器性能故障預(yù)警：基于工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器振動振幅、圖像形狀匹配度，計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)。

49、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

50、1、本發(fā)明提供一種具有視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人及其控制方法，通過采集工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的圖像識別數(shù)據(jù)，根據(jù)光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集單元的光照調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，根據(jù)運(yùn)動控制數(shù)據(jù)采集單元的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器運(yùn)動控制指數(shù)，分析得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)進(jìn)行對比，若某工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)大于預(yù)設(shè)的機(jī)器性能監(jiān)測系數(shù)，則表明該工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的圖像視覺識別性能異常，反之則表明該工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的圖像視覺識別性能無異常現(xiàn)象，通過計(jì)算分析出工業(yè)機(jī)器人的工作狀態(tài)，快速識別并發(fā)出警報(bào)，使得維護(hù)人員能夠立即采取措施，避免問題擴(kuò)大，提高了工業(yè)機(jī)器人在復(fù)雜光照環(huán)境下的工作穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，提高生產(chǎn)自動化水平；

51、2、本發(fā)明提供一種具有視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人及其控制方法，利用環(huán)境適應(yīng)性補(bǔ)償模塊，通過獲取工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器視覺光源調(diào)控指數(shù)進(jìn)行對比，篩選出異常的工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域，以此計(jì)算異常工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器視覺環(huán)境補(bǔ)償指數(shù)，對工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器視覺光源進(jìn)行調(diào)控和補(bǔ)償，確保工業(yè)機(jī)器人在不同工作環(huán)境下的視覺系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，利用機(jī)器性能故障預(yù)警模塊，通過工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器振動振幅、圖像形狀匹配度，計(jì)算得到工業(yè)機(jī)器人各指定工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)，與預(yù)設(shè)的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)進(jìn)行對比，若某工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)大于預(yù)設(shè)的機(jī)器圖像識別故障預(yù)警系數(shù)，則表明該工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的圖像識別能力存在故障風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)立即將存在故障風(fēng)險(xiǎn)的工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的編號發(fā)送至管理人員，反之則表明該工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域的圖像識別能力正常，增加機(jī)器振動振幅和圖像形狀匹配度參數(shù)設(shè)置，提高故障預(yù)警信號處理的準(zhǔn)確性，有效預(yù)防故障的發(fā)生，還能在故障發(fā)生時迅速定位問題所在，縮短維修時間，降低生產(chǎn)損失。