机器人物料分拣加工系统设计(附件)【字数：9421】
机器视觉技术同信息技术一样，在强化产业竞争方面非长重要。同时，具有视觉能力的工业机器手臂比传统的工业机器手臂在生产效率方面会有显著的提高，生产安全的问题也会得到保障。因此，对工业机器视觉技术的研究具有十分重要的意义应用。为了实现工业机器人利用机器视觉技术获取目标工件的矢量数据信息，通过对比分析已有的图像处理、轮廓检测、矩形检测等方法，并加以改进，提出了一种准确高效的工件矢量数据信息获取方法。试验结果表明，本文方法能够准确快速的对目标工件进行定位，获取矢量数据信息。本系统为结合实际生产需求，采用中德栋梁3717设备，3717设备具有工件的出库、入库、视觉检测、机器人定位抓取、工件加工等一系列的功能，符合工厂的实际加工流程。
目录
引言 1
一、机器人物料分拣系统总体概述 2
（一）物料分拣系统组成 2
（二）物料分拣系统的组合形式 2
（三）物料分拣系统流程参考图 3
二、机器人物料分拣系统子系统介绍 4
（一）移动输送系统 4
（二）机器视觉定位抓取系统 5
（三）PLC控制系统 6
（四）工件加工系统 7
三、物料分拣系统IO信号设计 8
（一）PLC输入输出信号 8
（二）四轴机器人输入输出信号设计 10
（三）六轴机器人输入输出信号设计 11
四、设备接线图设计 11
（一）PLC接线图 11
（二）基板布局图 12
（三）网络拓扑图 12
（四）四轴机器人控制信号接线图 13
（五）六轴机器人控制信号接线图 13
五、物料分拣系统通讯设计 13
（一）PLC与SCARA机器人的ModbusTcp通信 13
（二）PLC与六轴机器人的ModbusTcp通信 16
（三）四轴机器人与视觉检测系统TCP/IP通信 18
（四）PLC与触摸屏的ModbusTcp通信 19
（五）PLC与AGV TCP/IP小车的通信 20
（六）PLC通过ModbusRtu控制伺服驱动器 22
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/> 六、物料分拣系统程序设计 26
（一）PLC程序设计 26
（二）四轴机器人程序设计 28
（三）六轴机器人程序设计 34
（四）视觉检测程序设计 40
（五）机器人与相机九点标定 52
（六）触摸屏程序设计 55
总结 58
致谢 59
参考文献 60
引言
机器人技术是高新技术的重要组成部分，其产业化的进程在我国刚刚起步，虽然取得了一定的成绩，但仍然存在很多困难和不足，因此更需要多方面的关心和支持。 国家政策支持，是加速高新技术产业化的重要前提
我国的机器人产业化必须由市场来拉动，机器人作为高新技术，它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。随着工业 4.0 时代的到来，机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要，能让更多用户获取机器视觉的相关基础知识，包括机器视觉技术是如何工作的、它为什么是实现流程自动化和质量改进的正确选择等。
机器视觉是一门学科技术，广泛应用于生产制造检测等工业领域，用来保证产品质量，控制生产流程，感知环境等。机器视觉系统是将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
本文采用对七巧板的加工，模拟实际的生产需求，七巧板具有颜色，形状的不同，符合实际工件的非统一性特征。
一、机器人物料分拣系统总体概述
目前，国内机器视觉的应用成本高，应用范围较小，较多的中小型企业均采用人工分拣物料，工作效率低。且对于极小细微原件无法完成正确的分拣，形成了资源的浪费。针对上述情况，本文设计了基于视觉的机器人物料分拣系统，实现了对不同的工件进行高精度的定位抓取，降低了成本，也节约了时间。
（一）物料分拣系统组成
料分拣系统由移动输送系统移、机器视觉定位抓取系统、PLC控制系统、工件加工系统，如图11所示。主要功能为完成对工件的传输、检测、识别、装配、加工与入库任务。
图11物料分拣系统组成
（二）物料分拣系统的组合形式
系统由1#操作平台和2#操作平台组成，如图12和13所示。
图12 1#操作平台 图13 2#操作平台
设备复位后AGV回原点位置，启动前在触摸屏中选择一个需要绘制的图案，启动设备，六轴机器人选用绘图工具，在切割工艺模拟装置上绘制任务所需要的图案，完成后，六轴机器人更换夹具；同时AGV小车从原料库ABC区任意一区中把原料托盘托起，并运送到缓存区托架；视觉模块从物料原料托盘中识别出所需要的物料形状及颜色及位置，放置到物料转盘机构的相应位置，如缓存区原料托盘无符合要求的物料，则AGV再次启动，将挑选完成的原料托盘送回至原料库ABC区相对应位置，并托起下一区域位置的原料托盘送至缓存区托架，直至有合适的物料，转盘机构旋转180°，六轴机器人执行拼图及码垛任务，直至完成。
（三）物料分拣系统流程参考图
图14为系统流程参考图，首先通过触摸屏下订单设置码垛的形式以及数量，按下启动按钮，PLC控制转盘开始移动，四轴机器人开始物料的识别，并进行抓取，将物料摆放置转盘上，六轴机器人开始对物料按照设置的形式开始码垛。
图14为系统流程参考图
二、机器人物料分拣系统子系统介绍
（一）移动输送系统
移动传输系统包含AGV小车、缓存区托架、托盘支架。
AGV是Automated Guided Vehicle的缩写，意为“自动导引运输车”。指装备有电磁或者光学等自动导引装置，可以沿着规定的导引路径行驶，并且具有安全保护和各种移载功能的运输车，工业应用中不需要驾驶员的搬运车，并且以可充电的蓄电池做为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线，或利用电磁轨道(electromagnetic pathfollowing system)来设计其行进路线，电磁轨道黏贴在地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
目录
引言 1
一、机器人物料分拣系统总体概述 2
（一）物料分拣系统组成 2
（二）物料分拣系统的组合形式 2
（三）物料分拣系统流程参考图 3
二、机器人物料分拣系统子系统介绍 4
（一）移动输送系统 4
（二）机器视觉定位抓取系统 5
（三）PLC控制系统 6
（四）工件加工系统 7
三、物料分拣系统IO信号设计 8
（一）PLC输入输出信号 8
（二）四轴机器人输入输出信号设计 10
（三）六轴机器人输入输出信号设计 11
四、设备接线图设计 11
（一）PLC接线图 11
（二）基板布局图 12
（三）网络拓扑图 12
（四）四轴机器人控制信号接线图 13
（五）六轴机器人控制信号接线图 13
五、物料分拣系统通讯设计 13
（一）PLC与SCARA机器人的ModbusTcp通信 13
（二）PLC与六轴机器人的ModbusTcp通信 16
（三）四轴机器人与视觉检测系统TCP/IP通信 18
（四）PLC与触摸屏的ModbusTcp通信 19
（五）PLC与AGV TCP/IP小车的通信 20
（六）PLC通过ModbusRtu控制伺服驱动器 22
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/> 六、物料分拣系统程序设计 26
（一）PLC程序设计 26
（二）四轴机器人程序设计 28
（三）六轴机器人程序设计 34
（四）视觉检测程序设计 40
（五）机器人与相机九点标定 52
（六）触摸屏程序设计 55
总结 58
致谢 59
参考文献 60
引言
机器人技术是高新技术的重要组成部分，其产业化的进程在我国刚刚起步，虽然取得了一定的成绩，但仍然存在很多困难和不足，因此更需要多方面的关心和支持。 国家政策支持，是加速高新技术产业化的重要前提
我国的机器人产业化必须由市场来拉动，机器人作为高新技术，它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。随着工业 4.0 时代的到来，机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要，能让更多用户获取机器视觉的相关基础知识，包括机器视觉技术是如何工作的、它为什么是实现流程自动化和质量改进的正确选择等。
机器视觉是一门学科技术，广泛应用于生产制造检测等工业领域，用来保证产品质量，控制生产流程，感知环境等。机器视觉系统是将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
本文采用对七巧板的加工，模拟实际的生产需求，七巧板具有颜色，形状的不同，符合实际工件的非统一性特征。
一、机器人物料分拣系统总体概述
目前，国内机器视觉的应用成本高，应用范围较小，较多的中小型企业均采用人工分拣物料，工作效率低。且对于极小细微原件无法完成正确的分拣，形成了资源的浪费。针对上述情况，本文设计了基于视觉的机器人物料分拣系统，实现了对不同的工件进行高精度的定位抓取，降低了成本，也节约了时间。
（一）物料分拣系统组成
料分拣系统由移动输送系统移、机器视觉定位抓取系统、PLC控制系统、工件加工系统，如图11所示。主要功能为完成对工件的传输、检测、识别、装配、加工与入库任务。
图11物料分拣系统组成
（二）物料分拣系统的组合形式
系统由1#操作平台和2#操作平台组成，如图12和13所示。
图12 1#操作平台 图13 2#操作平台
设备复位后AGV回原点位置，启动前在触摸屏中选择一个需要绘制的图案，启动设备，六轴机器人选用绘图工具，在切割工艺模拟装置上绘制任务所需要的图案，完成后，六轴机器人更换夹具；同时AGV小车从原料库ABC区任意一区中把原料托盘托起，并运送到缓存区托架；视觉模块从物料原料托盘中识别出所需要的物料形状及颜色及位置，放置到物料转盘机构的相应位置，如缓存区原料托盘无符合要求的物料，则AGV再次启动，将挑选完成的原料托盘送回至原料库ABC区相对应位置，并托起下一区域位置的原料托盘送至缓存区托架，直至有合适的物料，转盘机构旋转180°，六轴机器人执行拼图及码垛任务，直至完成。
（三）物料分拣系统流程参考图
图14为系统流程参考图，首先通过触摸屏下订单设置码垛的形式以及数量，按下启动按钮，PLC控制转盘开始移动，四轴机器人开始物料的识别，并进行抓取，将物料摆放置转盘上，六轴机器人开始对物料按照设置的形式开始码垛。
图14为系统流程参考图
二、机器人物料分拣系统子系统介绍
（一）移动输送系统
移动传输系统包含AGV小车、缓存区托架、托盘支架。
AGV是Automated Guided Vehicle的缩写，意为“自动导引运输车”。指装备有电磁或者光学等自动导引装置，可以沿着规定的导引路径行驶，并且具有安全保护和各种移载功能的运输车，工业应用中不需要驾驶员的搬运车，并且以可充电的蓄电池做为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线，或利用电磁轨道(electromagnetic pathfollowing system)来设计其行进路线，电磁轨道黏贴在地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
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