工業機器人抓取技術機器視覺運用研究

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摘要：針對當前工業發展現狀來講，提升生產效率，加強經營管理質量是確保工業發展地位的重要因素。本文以提升工業生產效率為目的，結合機器視覺智能定位技術展開探討，分析了機器視覺技術的概念和應用意義，闡述了機器視覺在工業機器人中的應用技術，提出了機器視覺應用在機器人定位抓取操作中的優化解決措施，僅供參考。

關鍵詞：機器視覺；工業發展；機器人抓取定位；技術

當科學技術應用于工業發展領域中后，智能機械化生產設備已經成為當前支撐工業發展的主要工具。而智能工業機器人能夠依據程序編碼完成指定的任務，在當前現代化工業轉型中具有極為重要的作用。因此，基于工業機器人抓取定位技術進行細節分析，建立在機器視覺的角度研發新型的技術，能夠進一步提升工業機器人的運轉效率，有效解決常見的運行問題，這些不僅是本文論述的重點，也是相關工業領域進行技術創新首先要考慮的問題。

1理論概述

1.1機器視覺

機器視覺本身是一種建立在智能設備上的新型操控技術[1]。其能夠賦予工業機器人視覺功能?？梢跃珳实嘏袛嗑嚯x和精度，從而優化生產質量，主要運行原理是建立在攝像機采集圖像功能基礎上而運行的，通過圖像細節分析，將最終的結果反饋給智能操控系統，最終由系統控制機器人來執行相關的定位抓取操作。在當前的工業生產領域，機器視覺已經成為廣泛使用的技術之一，其具備極大的靈活性。能夠通過攝影技術采集到多種圖像，且可以由中心控制器進行圖像處理，能夠實現基本的生產操作。機器視覺具備極高的精準性。在復雜的生產環境和生產工序中，工業機器人在機器視覺的操控下，能夠抵抗住強大的生產壓力，較傳統人工生產的效率有所提升，也可以避免人工生產中出現的差錯。應用了機器視覺的工業機器人能夠在生產中合理地控制生產成本，降低傳統人工費用。同時由于當前工業生產中智能網絡和互聯網技術發展的較為成熟，利用機器視覺進行工業機器人創新，并不會花費較高的成本，因此在提升生產效率的同時，也可以控制經營成本。

1.2工業機器人應用機器視覺技術的重要意義

在當前的工業生產線中，工業機器人主要負責進行工件組裝等工序，因此定位抓取是最基本的職能。而機器視覺能夠優化定位抓取的效率，因此將其應用在工業機器人的技術創新中具備極強的應用價值。首先，能夠全面降低生產成本，工業機器人的使用提升了生產效率，減少了生產員工的數量，能夠減少零件的損耗和生產能源消耗比例，因此可以降低人工費、原料成本等。其次，工業機器人在機器視覺技術的控制下能夠全面提升生產效率，系統編碼能夠指導工業機器人按照既定的程序進行運作，這種運作不會產生疲勞感，生產的效率始終會保持一致，且可以通過改變編碼來操控生產進程，因此，對于合理管控生產進度有極大地幫助。

2基于機器視覺技術的定位抓取運行流程

在機器視覺技術的引導下，工業機器人在實現定位抓取操作的前期，要按照技術的指引來完成相關的流程，詳細流程如下：

2.1處理圖像

處理圖像功能是支撐工業機器人在機器視覺引導下執行定位抓取操作的基礎，因此對于圖片處理技術以及圖片的質量有較高的要求。首先，要求圖片具有極高的清晰度，其次，圖片中能夠體現的信息要具備完整性[2]。只有建立在這樣的圖片基礎上，經過處理后生成的信息才可以為機器人執行定位抓取操作提供依據。常見的圖片處理技術如圖1所示。其中灰度處理主要是將具有色彩的圖像進行黑白轉化。能夠將圖像中最重要的信息顯現出來，從而進一步減少計算機在處理過程中需要的計算量，提升處理效率。濾波處理技術主要是將圖像中的噪點進行弱化，從而保留關鍵的細節，在這些細節中進行信息提取，能夠更加直觀地使機器人系統了解到當前生產所要執行的操作。而這些噪點的出現主要源于圖片生成設備，即攝像機的自身性能，不同的攝像機性能和功能具有差異性，性能較差的攝像機將會為圖像帶來較多的噪點。此外，二值化處理技術是針對既定好的閾值進行圖像處理。閾值的改變主要是針對圖像中像素點的灰度值進行調整，將其設置為最低或者最高，使圖像中的信息和細節能夠保持統一的灰度值，降低圖像的復雜程度，從而更好地定位重要信息。

2.2定位處理

定位處理主要是通過三維技術，將其與計算機的視覺控制系統聯系起來，能夠決定計算機在操作中的定位精準度和抓取精確性。這就要求在工業機器人的控制系統中增加雙目立體視覺處理系統，系統中存在的三維坐標能夠輔助機器人進行更加精準的定位。這種三維控制系統較傳統的二維控制技術新增了高程系統，能夠更加精準地定位空間中的相關零件，工業機器人可以通過機器視覺來判斷三維系統中的重要坐標點，并將其作為執行抓取定位操作的依據。這種方式能夠進一步提升抓取的精準性，另外可以通過人為更改的方式調整坐標系，實現對不同形狀和規格的目標進行抓取操作。

2.3抓取操作

工業機器人通過基礎的圖像處理定位出需要執行操作的目標，接下來便要實現抓取動作。這是最簡單也是最關鍵的一個環節，抓取的精準性也是評價圖片處理質量以及定位質量的重要依據[3]。另外，當前的工業機器人通常利用自動抓取技術實現定位操作，這種方式減少了人工調試環節，機器人能夠通過系統故障自檢及時地向管理人員反映運行情況，從而減少了人工干預對于生產效率的影響，也能夠進一步降低機器的磨損。同時，抓取動作與機器人的系統控制有緊密的聯系。因此，基于上述二點的系統處理技術來講，提升系統控制有效性對于提升機器人定位抓取能力也有著極大的促進作用。

3應用領域

建立在機器視覺基礎上的工業機器人能夠輔助企業的高效生產，其具備極強的應用優勢，也具備較廣的應用范圍。當前，工業行業通常利用工業機器人來實現以下幾種工序的生產應用。

3.1組裝

建立在定位抓取功能的優勢基礎上，利用工業機器人來實現產品組裝將具備極大的使用優勢。工業機器人可以通過視覺系統來獲取周圍生產線上的零件目標，通過基礎的攝像頭進行環境圖片拍攝，經過處理之后聯動系統中的控制功能實現手臂操作。從而完成零件的組裝，這種智能組裝的方式極大程度上減少了傳統人工組裝的壓力，也可以通過系統編碼設置控制組裝的速度。管理人員只需要將相關產品零件的數據以及參數記錄在機器人的系統中，其便可以根據數據庫中存在的相關信息自動辨別零件的相關參數，并且自動的完成組裝工序；管理人員也可以通過調整零件的參數來實現零件變更，改變不同階段的操作流程。另外，基于機器視覺技術基礎上的機器人也可以有效識別動態中的零件，即可以應用在傳送帶生產線上。但是工業機器人的視覺功能在于辨別組裝零件和組裝工序，對于零件的自身質量卻不具備審查功能，因此針對原材料的質量管控便需要加大力度。

3.2分揀

分揀操作主要依賴于工業機器人的識別及定位功能，即通過人工輸入的圖片以及零件完整度有關信息，機器人能夠自動辨別生產線上的零件是否完整，并且可以根據不同零件的結構和型號進行分類，將具有缺陷的零件進行剔除。這一系列工序都要依靠定位抓取功能來實現，可以應用在產品包裝、零件檢測等環節[4]，其具備高精度、高效率的優勢，能夠遠超傳統人工操作效果。

4工業機器人機器視覺技術應用優化措施

4.1構建技術型生產團隊

加強專業人員落實生產實踐指導，完善既有職工的技術培訓制度和培訓工作，加強高技術設備的引進和維護學習工作質量，能夠為技術型生產團隊的構建奠定基礎。

4.2重視智能化生產

機器視覺技術的應用主要是工業生產向智能化轉型的途徑。因此，在當前競爭較為激烈的工業市場中，重視智能化生產轉型是提升企業競爭實力和發展動力的關鍵因素。因此，要想進一步提升工業機器人的定位抓取質量，要著重分析企業的管理理念以及生產目標。企業的管理者要認識到智能化生產的優勢，積極轉變自身的生產模式，借助傳統與現代化生產相結合的方式，定位最適合企業發展需求的模式，才能夠為自動化生產的落實提供平臺[5]。

4.3優化技術創新

智能技術的應用主要以機械設備作為實踐工具，因此設備的質量管理便是提升機械化生產效率的關鍵。針對當前使用中的智能機器人，要及時地進行質量檢修，落實基礎的階段性維修工作，從出廠、采購、儲運等環節進行質檢，從實踐中定位運行缺陷，解決運行故障，并且不斷地落實技術與設備之間的磨合創新，才能夠確保機器視覺技術的不斷優化。

5結束語

綜上所述，當前智能化生產已經成為工業生產的主要發展趨勢。因此，分析機器視覺在工業機器人中的應用，著重針對應用技術以及運行原理進行分析，并且針對其應用領域進行探究，能夠進一步提升機器視覺技術在工業機器人中的應用價值。而分析常見的故障并制定優化措施，可以進一步提升工業生產自動化和智能化的效率，為我國工業生產領域的進步起到推波助瀾的作用。

參考文獻：

[1]李婷，柳寧.基于機器視覺的圓定位技術研究[J].計算機工程與應用，2020(9)：153-156.

[2]潘武，張莉彥，徐俊成.基于機器視覺的工件的在線檢測[J].組合機床與自動化加工技術，2020(7)：75-78+81.

[3]薛麗霞,李濤,王佐成.一種自適應的Canny邊緣檢測算法[J].計算機應用研究，2019，27(9)：3588-3590.

[4]陳天飛，馬孜，李鵬，等.一種基于非量測畸變校正的攝像機標定方法[J].控制與決策，2019，27(2)：243-246+251.

[5]夏昺宸，匡鑫.物料分揀機器人視覺定位系統研究[J].南方農機，2020，51(4)：147.

作者：鄭振峰 單位：陜西國防工業職業技術學院