基于双目视觉与工业机器人的大型工件自动上下料系统研究

莫毅 翟红云 韦金日

广西工业职业技术学院

摘要：由于工业生产过程中，大型工件自动上下料系统是重要构成环节，为此在实际生产过程中，极易产生操作以及装配自动化较难等相关问题和不足，为此技术人员需要进一步提出了基于双目视觉与工业机器人等大型系统运转模式，从根本上提升工业生产综合水平。本文首先详细分析了大型工件自动上下料系统结构，并且以此作为基础条件，进一步总结出大型工件自动上下料系统操作流程。

关键词：双目视觉；工业机器人；大型工件自动上下料系统；码垛系统

在工业发展过程中，传统工业机器人普遍具备局限性较大、生产柔性较大等相关问题，不能有效适应适应现代化工特发展和运转的需求，所以，只有在大型工件自动上下料系统内部结构中积极引进双目视觉与工业机器人技术，才能从根本上保证现代化生产需求。

一、大型工件自动上下料系统结构

（一）视觉系统

双目视觉与工业机器人基础平台下，大型工件自动上下料结构上的视觉系统，主要由工业机器人设备以及双目视觉系统共同构成，为此该系统运行过程中主要作用和实际目的则是为了固定操作托盘和抓取托板设备，最终实现和完成托盘结构上的位置明确。

（二）工件运输系统

在系统运转过程中，工件运输系统主要由辊道区域以及工件定位装置共同组成，该模式主要作用和运行目的则是运输零部件，并且针对零部件进行更加精准且全面的机械性定位^[1]。

3. 码垛系统

而大型工件自动上下料系统内部结构中，码垛控制区域主要由托盘设备、原材料架以及物流辊道设备共同构成，为此该设备主要作用则是为了提升零部件安装防治的托盘区域，进而针对码垛所完成的原材料架开展材料运输。

二、大型工件自动上下料系统操作流程

大型工件自动上下料系统在实际运转和操作过程中，该系统主要在自动上料与下料环节上利用视觉定位原材料内部框架以及托盘区域，进一步完成系统后续操作流程，由于原材料外部框架以及托盘材料、使用特点差距相对较大，最终导致所形成的质量和效率差异性同样较大。其中原材料外部框架反光性能相对较高，加上视觉图像内部结构中的直线特点相对较多且复杂，加上托盘设备整体画面成像相对较暗，并且高低无法保证其基础的平整性，最终导致系统内部结构中无法存在明显的几何图像特点，为此技术人员需要针对大型工件自动上下料系统中，料框和托盘不同不同类型的的成像特点，分别设计出不同类型的图像处理以及定位系统运转策略。

（一）工作步骤

系统工作流程中，自动引导原材料运输车辆一般安装多个空置的托盘设备以及原材料框架至物流辊道上，此时系统想要有效利用机器人视觉系统，需要在下料定位之前，进一步明确码垛区域原材料位置，同时，由于机器人视觉系统在实际运转过程中，其定位外部框架最上层需要安装空置的托盘设备，并且技术人员需要抓取最上层的托盘。除此之外，在系统运转时，具有定位功能的原材料外部框架位置需要安装在下料框内部结构中，进而保证机器人视觉系统可以更加精准和稳定的开展一系列后续操作^[2]。为了进一步保证大型工件自动上下料系统能够正常运转和操作，需要将下料框区域中的托盘安装在能够保证零部件正常运转的位置上。此时机器人在零部件运输结构线上想要保证正常运转，就需要根据系统实际情况制定出详细的运转流程和系统步骤。

第一，在系统工业零部件位置明确过程中，为了保证定位工件放置合理性，需要将零部件精准的放置在托盘内部结构中，而下料外部框架零部件放置完毕就，需要将满载料架运输至材料物流储存区域，针对原材料进行暂时储存。

（二）原材料边框定位

由于系统原材料边框特征相对较少，并且特征支撑点的精准程度较低，其中角度为90度的正方向交接直线特征十分明显，所以技术人员需要针对原材料外部边框实际情况使用灰度投影技术方式进一步提取零部件内部边缘。同时在系统内部实施过程中，需要根据其零部件边缘交点，进一步明确原材料外部框架底座平面具体结构，从而获得料框位姿，为放置托盘提供测量依据。

（三）托盘定位

在双目视觉与工业机器人的大型工件自动上下料系统内部结构中，托盘设备主要为黑色的光滑性塑料物质，保证零部件能够精准定位，但是现阶段该模式能够精准定位的位置点相对较少，仅仅具有几处距离较大的参数作为精准定位的具体特点，为此技术人员需要使用NCC参数模板技术方式进一步完成托盘特点定位操作^[3]。

（四）实验成果

在系统实验操作过程中，实验平台则需要使用ABB机器人作为工业生产的机械手臂，该机械手臂一般150kg，整个手臂长度为3.2米，双目视觉则需要选择至少2台可视化工业相机，其相机分辨率为 3840×2748，并且各个系统之间需要间隔120毫米进行平行安装，而工业生产控制设备则需要选择研华工控机，并且需要搭配至少4个网络，以供电力网卡的正常运转，同时通过千兆网线同时传输图像与电力供应设备，进一步提升了系统运行的基础稳定性。

结束语：

由此可见，经过一系列实践进一步证明，大型工件自动上下料系统在正常运转条件下，可以进一步进行稳定运转至少4个小时以上，进一步证明了双目视觉与工业机器人自身的稳定性和安全性。

参考文献：

1. Li Fudong, Ji Tao, Xu De,等. 基于双目视觉与工业机器人的大型工件自动上下料系统[J]. 机械设计与制造工程, 2019, 048(001):43-46.

2. 蔡艳华. 双目视觉识别技术在物流机器人设计中的应用[J]. 物流工程与管理, 2019, 41(04):163-164.

3. 张雨、王俊红、韩蒙、孟新宇. 基于双目视觉的自动搪锡机器人系统的设计[J]. 电子测试, 2020, No.447(18):26-28.

基金项目：2019年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2019KY1466）、广西工业职业技术学院2018年度院级科研立项项目