一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人視覺控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會的進步與發(fā)展，工程材料的種類日益豐富其應用領(lǐng)域也不斷擴大。為了生產(chǎn)與科學研宄中快捷、準確地測知材料的機械性能等參數(shù)，則對材料測試儀器的性能提出了更高的要求。應力應變測量是材料物理特性檢測中最基本環(huán)節(jié)之一，通常采用專業(yè)的測量工具一引伸計，對試件施加載荷的同時進行橫向、縱向變形的測量。其方法可分為兩大類即接觸式測量與非接觸式測量。
[0003]基于視頻技術(shù)的非接觸式引伸計主要由攝像機、圖像采集裝置、計算機以及機器人動力系統(tǒng)等組成。視覺伺服是直接利用視覺傳感器得到的系統(tǒng)的圖像特征信息作為反饋，構(gòu)造機器人的閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。它是以實現(xiàn)對機器人的控制為目的而進行圖像的自動獲取與分析，利用計算機視覺原理，通過快速圖像處理模塊，在相鄰的采樣周期內(nèi)給出反饋信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，提高了系統(tǒng)的響應速度。
[0005]本發(fā)明提出的一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，包括待測試樣、機器人執(zhí)行機構(gòu)、機器人控制中心、攝像頭采集裝置和圖像控制裝置，機器人執(zhí)行機構(gòu)包括驅(qū)動待測試樣在二維空間內(nèi)做直線運動的運動機構(gòu)以及驅(qū)動運動機構(gòu)動作的伺服驅(qū)動機構(gòu)，運動機構(gòu)包括第一運動機構(gòu)和第二運動機構(gòu)，伺服驅(qū)動機構(gòu)包括分別與第一運動機構(gòu)對應設(shè)置的第一伺服驅(qū)動機構(gòu)和與第二運動機構(gòu)對應設(shè)置的第二伺服驅(qū)動機構(gòu)；第一運動機構(gòu)由第一伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，第二運動機構(gòu)由第二伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，第一伺服驅(qū)動機構(gòu)、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)均同機器人控制中心連接，機器人控制中心通過第一伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第一運動機構(gòu)帶動待測試樣沿預設(shè)方向運動，機器人控制中心通過第二伺服驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第二運動機構(gòu)帶動待測試樣沿垂直預設(shè)方向運動；攝像頭采集裝置包括圖像采集模塊和與圖像采集模塊連接的圖像特征提取模塊，圖像采集模塊采集待測試樣上的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息，并由圖像特征提取模塊提取待測試樣上的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息，圖像特征提取模塊同圖像控制裝置連接，圖像特征提取模塊將獲取的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息傳輸給圖像控制裝置，并通過圖像控制裝置傳輸給機器人控制中心，機器人控制中心與機器人執(zhí)行機構(gòu)通訊，并由機器人執(zhí)行機構(gòu)控制第一伺服驅(qū)動機構(gòu)、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)分別驅(qū)動第一運動機構(gòu)、第二運動機構(gòu)使得待測試樣上的當前圖像位置A運行至期望圖像位置B處。
[0006]優(yōu)選地，圖像控制裝置通過通訊模塊與機器人控制中心連接。
[0007]優(yōu)選地，通訊模塊采用RS-通訊線。
[0008]優(yōu)選地，當前圖像位置A信息采用信號筆標記在待測試樣上，期望圖像位置B信息通過激光標記在待測試樣上。
[0009]優(yōu)選地，圖像控制裝置同激光標記裝置連接，激光標記裝置射出的激光線照在待測試樣上形成期望圖像位置B，圖像控制裝置通過激光標記裝置控制期望圖像位置B在待測試樣上的位置信息。
[0010]本發(fā)明提供的一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，避免精確標定機器人執(zhí)行機構(gòu)、攝像頭采集裝置的位置的信息，通過當前圖像位置A和期望圖像位置B在待測試樣的距離差，不必事先估計期望目標在實際空間中的位置，降低了控制系統(tǒng)復雜度，提高了系統(tǒng)響應速度，對攝像機模型的標定誤差和機器人執(zhí)行機構(gòu)的標定誤差有較好的抵抗性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明提出的一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提出的一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]參照圖1，本發(fā)明提出的一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，包括待測試樣11、機器人執(zhí)行機構(gòu)2、機器人控制中心3、攝像頭采集裝置4和圖像控制裝置5，機器人執(zhí)行機構(gòu)2包括驅(qū)動待測試樣11在二維空間內(nèi)做直線運動的運動機構(gòu)21以及驅(qū)動運動機構(gòu)21動作的伺服驅(qū)動機構(gòu)22，運動機構(gòu)21包括第一運動機構(gòu)211和第二運動機構(gòu)212，伺服驅(qū)動機構(gòu)22包括分別與第一運動機構(gòu)211對應設(shè)置的第一伺服驅(qū)動機構(gòu)221和與第二運動機構(gòu)212對應設(shè)置的第二伺服驅(qū)動機構(gòu)222 ;第一運動機構(gòu)211由第一伺服驅(qū)動機構(gòu)221驅(qū)動，第二運動機構(gòu)212由第二伺服驅(qū)動機構(gòu)222驅(qū)動，第一伺服驅(qū)動機構(gòu)221、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)222均同機器人控制中心3連接，機器人控制中心3通過第一伺服驅(qū)動機構(gòu)221驅(qū)動第一運動機構(gòu)211帶動待測試樣11沿預設(shè)方向運動，機器人控制中心3通過第二伺服驅(qū)動機構(gòu)222驅(qū)動第二運動機構(gòu)212帶動待測試樣11沿垂直預設(shè)方向運動；攝像頭采集裝置4包括圖像采集模塊41和與圖像采集模塊41連接的圖像特征提取模塊42，圖像采集模塊41采集待測試樣11上的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息，并由圖像特征提取模塊42提取待測試樣11上的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息，圖像特征提取模塊42同圖像控制裝置5連接，圖像特征提取模塊42將獲取的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息傳輸給圖像控制裝置5，并通過圖像控制裝置5傳輸給機器人控制中心3，機器人控制中心3與機器人執(zhí)行機構(gòu)2通訊，并由機器人執(zhí)行機構(gòu)2控制第一伺服驅(qū)動機構(gòu)221、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)222分別驅(qū)動第一運動機構(gòu)211、第二運動機構(gòu)212使得待測試樣11上的當前圖像位置A運行至期望圖像位置B處。
[0014]本發(fā)明中，圖像控制裝置5通過通訊模塊6與機器人控制中心3連接，通訊模塊6采用RS-232通訊線。
[0015]在具體實施例中，當前圖像位置A信息采用信號筆標記在待測試樣11上，期望圖像位置B信息通過激光標記在待測試樣11上。圖像控制裝置5同激光標記裝置連接，激光標記裝置射出的激光線照在待測試樣11上形成期望圖像位置B，圖像控制裝置5通過激光標記裝置控制期望圖像位置B在待測試樣11上的位置信息。
[0016]本發(fā)明采用基于圖像的控制方式，系統(tǒng)的誤差信號為二維圖像空間中機器人執(zhí)行機構(gòu)的期望圖像位置B與其當前圖像位置A的距離差，其中當前圖像位置A是由圖像采集模塊41采集的圖像經(jīng)圖像特征提取模塊42處理獲得，系統(tǒng)首先根據(jù)該距離差信號計算出控制量，再利用圖像控制裝置5將其轉(zhuǎn)換到實際空間中，最后驅(qū)動機器人執(zhí)行機構(gòu)2至期望圖像位置B，實現(xiàn)對目標的跟蹤。
[0017]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，包括待測試樣(11)、機器人執(zhí)行機構(gòu)(2)、機器人控制中心(3)、攝像頭采集裝置(4)和圖像控制裝置(5)，機器人執(zhí)行機構(gòu)⑵包括驅(qū)動待測試樣(11)在二維空間內(nèi)做直線運動的運動機構(gòu)(21)以及驅(qū)動運動機構(gòu)(21)動作的伺服驅(qū)動機構(gòu)(22)，運動機構(gòu)(21)包括第一運動機構(gòu)(211)和第二運動機構(gòu)(212)，伺服驅(qū)動機構(gòu)(22)包括分別與第一運動機構(gòu)(211)對應設(shè)置的第一伺服驅(qū)動機構(gòu)(221)和與第二運動機構(gòu)(212)對應設(shè)置的第二伺服驅(qū)動機構(gòu)(222);第一運動機構(gòu)(211)由第一伺服驅(qū)動機構(gòu)(221)驅(qū)動，第二運動機構(gòu)(212)由第二伺服驅(qū)動機構(gòu)(222)驅(qū)動，第一伺服驅(qū)動機構(gòu)(221)、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)(222)均同機器人控制中心(3)連接，機器人控制中心(3)通過第一伺服驅(qū)動機構(gòu)(221)驅(qū)動第一運動機構(gòu)(211)帶動待測試樣(11)沿預設(shè)方向運動，機器人控制中心(3)通過第二伺服驅(qū)動機構(gòu)(222)驅(qū)動第二運動機構(gòu)(212)帶動待測試樣(11)沿垂直預設(shè)方向運動；攝像頭采集裝置(4)包括圖像采集模塊(41)和與圖像采集模塊(41)連接的圖像特征提取模塊(42)，圖像采集模塊(41)采集待測試樣(11)上的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息，并由圖像特征提取模塊(42)提取待測試樣(11)上的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息，圖像特征提取模塊(42)同圖像控制裝置(5)連接，圖像特征提取模塊(42)將獲取的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息傳輸給圖像控制裝置(5)，并通過圖像控制裝置(5)傳輸給機器人控制中心(3)，機器人控制中心(3)與機器人執(zhí)行機構(gòu)(2)通訊，并由機器人執(zhí)行機構(gòu)(2)控制第一伺服驅(qū)動機構(gòu)(221)、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)(222)分別驅(qū)動第一運動機構(gòu)(211)、第二運動機構(gòu)(212)使得待測試樣(11)上的當前圖像位置A運行至期望圖像位置B處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，圖像控制裝置(5)通過通訊模塊(6)與機器人控制中心(3)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，通訊模塊(6)采用RS-232通訊線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，當前圖像位置A信息采用信號筆標記在待測試樣(11)上，期望圖像位置B信息通過激光標記在待測試樣(11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，圖像控制裝置(5)同激光標記裝置連接，激光標記裝置射出的激光線照在待測試樣(11)上形成期望圖像位置B，圖像控制裝置(5)通過激光標記裝置控制期望圖像位置B在待測試樣(11)上的位置信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圖像的機器人視覺伺服控制系統(tǒng)，包括待測試樣、機器人執(zhí)行機構(gòu)、機器人控制中心、攝像頭采集裝置和圖像控制裝置，機器人執(zhí)行機構(gòu)包括驅(qū)動待測試樣在二維空間內(nèi)做直線運動的運動機構(gòu)以及驅(qū)動運動機構(gòu)動作的伺服驅(qū)動機構(gòu)，攝像頭采集裝置包括圖像采集模塊和與圖像采集模塊連接的圖像特征提取模塊，圖像特征提取模塊同圖像控制裝置連接，圖像特征提取模塊將獲取的當前圖像位置A信息和期望圖像位置B信息傳輸給圖像控制裝置，并通過圖像控制裝置傳輸給機器人控制中心，機器人控制中心控制第一伺服驅(qū)動機構(gòu)、第二伺服驅(qū)動機構(gòu)分別驅(qū)動第一運動機構(gòu)、第二運動機構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，提高了系統(tǒng)的響應速度。
【IPC分類】G05B19-414
【公開號】CN104656564
【申請?zhí)枴緾N201410820587
【發(fā)明人】呂月林
【申請人】安徽科鳴三維科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月25日