一种视觉智能数控系统及其视觉计测方法

摘要

本发明公开了一种视觉智能数控系统及其视觉计测方法，所述系统包括数控子系统和视觉子系统，所述数控子系统与视觉子系统之间以通信线路连接；所述数控子系统与视觉子系统之间通过配置传输参数和变量地址，实现一次原始数据的交换；所述视觉子系统安装于机器人移动部件上或工作环境的固定位置，通过标定、配置具体的参数及引用一次原始数据，将视觉子系统的采集数据变换并传送到数控子系统，实现数据变换；所述数控子系统对多个智能相机回传的同一对象数据自动处理，实现数据融合。本发明系统配置在工业机器人上可以构成视觉智能机器人，机器人的应用控制程序可以直接使用底层原始的一次状态数据与二次变换或融合数据，减少系统集成所需开发工作量。

主权项

一种视觉智能数控系统，其特征在于：所述系统采用嵌入式多CPU架构，包括数控子系统和视觉子系统，所述数控子系统包括相连接的运动控制模块和逻辑控制模块，所述视觉子系统为一台或多台智能相机，所述数控子系统与视觉子系统之间以通信线路连接；其中：所述数控子系统与视觉子系统之间通过交换机以通信线路连接，数控子系统与视觉子系统的底层数据交互部分通过配置传输参数和变量地址设置为公共数据区，所述公共数据区按ModBus+TCP/IP通信协议进行数据同步及刷新，采用广播形式对全部子系统或目标子系统进行传输，实现一次原始数据的交换；所述视觉子系统安装于机器人末端执行器或机器人工作区域的云台上，通过标定、配准具体的参数及引用一次原始数据，将视觉子系统的采集数据变换并传送到数控子系统，实现数据变换；其中，云台是姿态摆拍装置，由电机控制；所述数控子系统利用数据融合算法对多个智能相机回传的同一对象数据自动处理，实现数据融合；所述视觉智能数控系统的视觉计测原理如下：若智能相机安装于机器人末端执行器，智能相机对固定的目标工件进行先后多次不同位姿拍摄，并将拍摄到的二维图像坐标信息传送到数控子系统或者服务器，数控子系统或者服务器根据相机空间位姿信息和所获得的二维图像坐标信息进行数据变换，统一到世界坐标系，获得该坐标系下所拍摄工件的空间位姿；若智能相机安装于机器人工作区域的云台上，多台智能相机以不同的位姿同时对目标工件进行拍摄，将多次或多台相机拍摄到的二维图像坐标信息传送到数控子系统或服务器，数控子系统或者服务器将相机空间位姿信息和所获得的二维图像坐标信息进行数据融合，获得世界坐标系下所拍摄工件的空间位姿；在机器人上配置视觉智能数控系统，构成视觉智能机器人，视觉智能机器人的工作流程如下：通过上述视觉计测，获得前后两帧目标工件上的两特征点图片，从而计算得目标工件位姿，机器人的运动依靠数控子系统的运动学反解；在应用到垂直关节机器人时，在已获取目标工件位姿后，与机器人当前末端TCP位姿比较后获得两者的差值，进行直线插值，并将插值点反解到关节空间；在控制周期内，以位置控制方式将脉冲发送关节电机驱动器；在应用到并联机器人、直角坐标机器人或其他专用多轴机器人时，在已获取目标工件位姿后，与机器人当前末端TCP位姿比较后获得两者的差值，进行直线插值，插值点反解的形式为旋转或滑动约束的复合形式；控制周期内的位置脉冲当量视不同运动约束进行转换，输出到各轴电机。