一種機(jī)器視覺(jué)控制方法及機(jī)器人控制器與機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器視覺(jué)控制方法及具有機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人控制器與機(jī)器人控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備使用到了工業(yè)生產(chǎn)中。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提供生產(chǎn)柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)，大大提高生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度。因此機(jī)器視覺(jué)也越來(lái)越多的與機(jī)器人協(xié)同工作。但是目前機(jī)器人控制器普遍不具有機(jī)器視覺(jué)功能，必須通過(guò)開發(fā)或采購(gòu)相應(yīng)的機(jī)器視覺(jué)模塊才能實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人的協(xié)同工作，這種專用機(jī)器視覺(jué)模塊往往價(jià)格高昂供應(yīng)商唯一，這給機(jī)器人設(shè)備使用和維護(hù)帶來(lái)了一系列的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種可直接用于機(jī)器人控制器的、操作簡(jiǎn)單的機(jī)器視覺(jué)控制方法。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種機(jī)器視覺(jué)控制方法，該機(jī)器視覺(jué)控制方法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行圖像采集，通過(guò)嵌入式雙核微處理器進(jìn)行控制處理;其中，嵌入式雙核微處理器包括運(yùn)動(dòng)核和應(yīng)用核;運(yùn)動(dòng)核處理PLC命令及運(yùn)動(dòng)命令;應(yīng)用核進(jìn)行圖像處理，并發(fā)送至運(yùn)動(dòng)核。
[0005]上述運(yùn)動(dòng)核內(nèi)置PLC任務(wù)和運(yùn)動(dòng)任務(wù);應(yīng)用核內(nèi)置算法模塊;進(jìn)行視覺(jué)控制的具體方法如下:
(1)運(yùn)動(dòng)核中通信任務(wù)周期性發(fā)送DO信號(hào)觸發(fā)網(wǎng)路攝像頭拍照；
(2)網(wǎng)絡(luò)攝像頭將采集到的圖像附帶時(shí)間信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給應(yīng)用核；
(3)應(yīng)用核收到圖像后，調(diào)用算法模塊進(jìn)行處理；
(4)判斷有無(wú)目標(biāo)物體，如果有，進(jìn)入步驟(5);如果無(wú)，返回步驟(I);
(5)將目標(biāo)物體的位置通過(guò)運(yùn)動(dòng)核和應(yīng)用核的共用緩存區(qū)發(fā)送至運(yùn)動(dòng)核；
(6)運(yùn)動(dòng)核中PLC任務(wù)更新物體目標(biāo)變量，并通知運(yùn)動(dòng)任務(wù)進(jìn)行抓取或裝配操作。
[0006]本發(fā)明還公開了一種采用上述視覺(jué)控制方法的機(jī)器人控制器，包括第一工業(yè)以太網(wǎng)接口、第二工業(yè)以太網(wǎng)接口、通用以太網(wǎng)接口、非易失性存儲(chǔ)器、數(shù)字輸入接口(DI)、數(shù)字輸出接口( DO)、DDR3存儲(chǔ)器、RS485接口、上述嵌入式雙核微處理器;通用以太網(wǎng)接口通過(guò)交換機(jī)芯片與嵌入式雙核微處理器相連;第一工業(yè)以太網(wǎng)接口、第二工業(yè)以太網(wǎng)接口、非易失性存儲(chǔ)器、數(shù)字輸入接口、數(shù)字輸出接口、DDR3存儲(chǔ)器、RS485接口分別與嵌入式雙核微處理器相連;嵌入式雙核微處理器分別通過(guò)通用以太網(wǎng)接口和數(shù)字輸出接口與上述網(wǎng)絡(luò)攝像頭相連。
[0007]第一工業(yè)以太網(wǎng)接口與嵌入式雙核微處理器的運(yùn)動(dòng)核相連；第二工業(yè)以太網(wǎng)接口、RS485接口、數(shù)字輸入接口、數(shù)字輸出接口分別與嵌入式雙核微處理器的應(yīng)用核相連;嵌入式雙核微處理器的運(yùn)動(dòng)核和應(yīng)用核通過(guò)DDR3存儲(chǔ)器交互數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。
[0008]本發(fā)明還提供了一種具有機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括上述機(jī)器人控制器，該機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括伺服電機(jī)、Modbus TCP設(shè)備、示教器、上位機(jī)、光源控制器和安全模塊;伺服電機(jī)為一個(gè)或多個(gè)，分別與第一工業(yè)以太網(wǎng)接口相連;Modbus TCP設(shè)備為一個(gè)或多個(gè)，分別與第二工業(yè)以太網(wǎng)接口相連;示教器和上位機(jī)分別與通用以太網(wǎng)接口相連;一個(gè)數(shù)字輸入接口和一個(gè)數(shù)字輸出接口排列為一組數(shù)字輸入輸出接口；數(shù)字輸入輸出接口為兩組或兩組以上，其中兩組數(shù)字輸入輸出接口分別與網(wǎng)絡(luò)攝像頭和安全模塊相連。
[0009]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)器人控制器采用單核微處理器進(jìn)行改進(jìn)，利用嵌入式雙核微處理器，并采用非對(duì)稱多處理構(gòu)架，將雙核分為運(yùn)動(dòng)核和應(yīng)用核:運(yùn)動(dòng)核負(fù)責(zé)機(jī)器人相關(guān)運(yùn)算及于電機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通訊;應(yīng)用核負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通訊、與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的通訊、圖像處理、與光源控制器通訊、與其他外部以太網(wǎng)設(shè)備的通訊。
[0010]2、本發(fā)明采用共享內(nèi)存與核間中斷的方式在雙核間交互數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸相應(yīng)快，保證了整個(gè)系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定與可靠。同時(shí)為了保證實(shí)時(shí)性，應(yīng)用核中機(jī)器視覺(jué)處理任務(wù)處于低優(yōu)先級(jí)。
[0011]3、本發(fā)明機(jī)器人控制器集成度高，將機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器人控制器集成到同一控制器上，體積小功耗低便于移動(dòng)，用戶應(yīng)用時(shí)只需要采購(gòu)?fù)ㄓ镁W(wǎng)絡(luò)攝像頭，無(wú)須另外采購(gòu)專用機(jī)器視覺(jué)設(shè)備。
[0012]4、本發(fā)明機(jī)器人控制器運(yùn)動(dòng)控制能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)性高，對(duì)于六軸串聯(lián)機(jī)器人插補(bǔ)計(jì)算周期最短2ms ,Ethercat通訊時(shí)間抖動(dòng)小于5us，支持多種路徑插補(bǔ)。
[0013]5、支持的機(jī)器人類型及電機(jī)參數(shù)可通過(guò)非易失性存儲(chǔ)器進(jìn)行配置。
[0014]6、本發(fā)明通過(guò)第二工業(yè)以太網(wǎng)接口可靈活擴(kuò)展其他設(shè)備；通過(guò)RS485接口與光源控制器通訊;通過(guò)一個(gè)數(shù)字輸入(DI)接口和一個(gè)數(shù)字輸出(DO)接口與安全模塊相連，可以檢測(cè)當(dāng)前安全模塊的狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明機(jī)器人控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明及其視覺(jué)控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明機(jī)器人控制器包括第一工業(yè)以太網(wǎng)接口、第二工業(yè)以太網(wǎng)接口、通用以太網(wǎng)接口、非易失性存儲(chǔ)器、嵌入式雙核微處理器、交換機(jī)芯片、四組數(shù)字輸入輸出接口(包括四個(gè)數(shù)字輸入(DI)、四個(gè)數(shù)字輸出(DO)接口)、DDR3存儲(chǔ)器、RS485接口。嵌入式雙核微處理器分別與第一工業(yè)以太網(wǎng)接口、第二工業(yè)以太網(wǎng)接口、非易失性存儲(chǔ)器、交換機(jī)芯片、四組數(shù)字輸入輸出接口、DDR3存儲(chǔ)器、RS485接口相連。通用以太網(wǎng)接口速度高達(dá)千兆，通過(guò)交換機(jī)芯片和嵌入式雙核微處理器相連。結(jié)合圖2，本發(fā)明機(jī)器人控制系統(tǒng)包括機(jī)器人控制器、光源控制器、示教器、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、若干伺服電機(jī)、若干Modbus TCP設(shè)備、安全模塊。嵌入式雙核微處理器采用非對(duì)稱多處理構(gòu)架(AMP)，即每一個(gè)核運(yùn)行一個(gè)獨(dú)立的實(shí)時(shí)