【正文】 西南大學(xué) ?；跈C(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人分揀技術(shù)研究 [D]。2021年 . [10]胡輝 。機(jī)械與電子 。機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)測(cè)量中的應(yīng)用與研究 [J]。 感謝所有工業(yè)自動(dòng)化教研組的所有老師，本論文的順利完成，離不開(kāi)各位老師的關(guān)心和幫助。 本設(shè)計(jì)的控制器及上位監(jiān)控軟件都可調(diào)換為更加經(jīng)濟(jì)的型號(hào)。 程序調(diào)試的類(lèi)型有現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試、脫機(jī)調(diào)試與仿真調(diào)試；程序設(shè)計(jì)好后或程序調(diào)試時(shí) PLC硬件設(shè)備不在身邊，一般先作仿真調(diào)試，然后再聯(lián)機(jī)調(diào)試。 圖 511參數(shù)畫(huà)面 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 6 調(diào)試 PLC 的調(diào)試 分為硬件調(diào)試與軟件調(diào)試，硬件調(diào)試主要是對(duì)控制面板與操作面板的接線(xiàn)進(jìn)行測(cè)試。報(bào)警畫(huà)面如圖 510 所示。在運(yùn)行畫(huà)面中，還可以對(duì)報(bào)警畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控。操作人員完成相應(yīng)操作后，可以點(diǎn)擊退出按鈕退出登錄。變量表如圖 57所示。 添加新的驅(qū)動(dòng)程序 單擊 WinCC 項(xiàng)目 管理中的“變量管理”，并在鼠標(biāo)右鍵快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”命令，打開(kāi)“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”窗口，在此窗口下選擇為 SIMATIC S7 協(xié)議組的 SIMATIC S7 Protocol ，其支持西門(mén)子 S7300CPU 的各種通信協(xié)議，如圖 54所示。因本項(xiàng)目具有報(bào)警功能需要報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)等設(shè)置。在上位界面中可以顯示當(dāng)前設(shè)備的工作狀態(tài)，也可以通過(guò)操作界面對(duì)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行 控制，上位畫(huà)面主要有初始畫(huà)面，運(yùn)行畫(huà)面，參數(shù)畫(huà)面，報(bào)警畫(huà)面組成。 圖 47 MUL I 指令 圖 48 I BCD指令 圖 49 S ODT指令 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 4. 7 報(bào)警子程序 若在手動(dòng)模式下運(yùn)行時(shí)攝像頭到達(dá)各限位觸及限位開(kāi)關(guān)后，若繼續(xù)按下相應(yīng)方向的按鈕開(kāi)關(guān)則報(bào)警燈亮。 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一周是 360176。 步進(jìn)電機(jī)有步距角，它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。復(fù)位程序如圖 45。相應(yīng)程序設(shè)計(jì)如圖 43 所示。 圖 41 程序結(jié)構(gòu)圖 4. 2 主程序分析 主程序 OB1 主要是進(jìn)行各子程序的條件調(diào)用，當(dāng)相應(yīng)的條件滿(mǎn)足后可以調(diào)用相應(yīng)子程序；以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制需求。 圖 39 控制面板布局圖 圖 310操作面板布局圖北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 4 軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用梯形圖語(yǔ)言編程，梯形圖編程的優(yōu)點(diǎn)在于中簡(jiǎn)單、直觀、易讀好懂，根據(jù)本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的控制工藝要求可采用模塊化編程可使程序較清晰，便于修改和擴(kuò)充等。 表 33 I/O 分配表 名稱(chēng) 類(lèi)型 符號(hào) 地址 啟動(dòng)按鈕 DI SB1 復(fù)位按鈕 DI SB2 停止按鈕 DI SB3 急停按鈕 DI SB4 上行按鈕 DI SB5 下行按鈕 DI SB6 左行按鈕 DI SB7 右行按鈕 DI SB8 位置傳感器 DI S0 遠(yuǎn) /近程模式選擇開(kāi)關(guān) DI S1 手 /自動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān) DI S2 上限位開(kāi)關(guān) DI SQ1 下限位開(kāi)關(guān) DI SQ2 左限位開(kāi)關(guān) DI SQ3 右限位開(kāi)關(guān) DI SQ4 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 續(xù)表 33 I/O 分 配表 名稱(chēng) 類(lèi)型 符號(hào) 地址 步進(jìn)電機(jī) 1 DO M2 步進(jìn)電機(jī) 2 DO M3 步進(jìn)電機(jī) 1方向 DO DIR1 步進(jìn)電機(jī) 2方向 DO DIR2 系統(tǒng)指示燈 DO HL1 報(bào)警指示燈 DO HL2 遠(yuǎn)程控制指示燈 DO HL3 就地控制指示燈 DO HL4 手動(dòng)模式指示燈 DO HL5 自動(dòng)模式指示燈 DO HL6 直流電機(jī) DO M1 3. 4 硬件原理圖 外界電源通過(guò)連接一個(gè) 低壓斷路器作為手動(dòng)通電開(kāi)關(guān)，而后通過(guò)開(kāi)關(guān)電源將引進(jìn)的220V 的電壓轉(zhuǎn)換為 24V 電壓為各設(shè)備供電，為實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制需要連接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)與開(kāi)關(guān)電源所引出的兩根電線(xiàn)相連，而直流電機(jī)的控制主要是使用繼電器。 圖 34 脈寬調(diào)制參數(shù)設(shè)置 1 設(shè)置脈沖參數(shù)：在上圖的對(duì)話(huà)框中選擇 OK，對(duì)應(yīng)通道被設(shè)置脈寬調(diào)制工作方式，脈沖參數(shù)將被設(shè)置為默認(rèn)值?？呻p擊硬件組態(tài)下的計(jì)數(shù)進(jìn)入計(jì)數(shù)器屬性對(duì)話(huà)北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 框?qū)ο?應(yīng)的脈沖輸出參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置方式如圖 33所示。 3 號(hào)槽為接口模塊本設(shè)計(jì)不需要，所以 3 號(hào)槽空出不安裝模塊。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的課題任務(wù)，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)臺(tái)的硬件模塊選擇及配置如圖 31所示。 表 34 硬件清單表 序號(hào) 材料 /器件 型號(hào) /規(guī)格 /訂貨號(hào) 1 PLC 分布式機(jī)架 6ES7 3901AE800AA0 2 開(kāi)關(guān)電源 HB60W124V1b 3 CPU 6ES7 3136CE010AB0 4 數(shù)字量輸入輸出模塊 6ES7 3231BH010AA0 5 永磁直流減速電機(jī) 302YJ 6 兩相步進(jìn)電機(jī) 35 HBP22BL4TRO 7 選擇開(kāi)關(guān) T80T 8 按鈕 (綠色 ) LA128A 9 按鈕 (紅色 ) LA128A 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 續(xù)表 34 硬件清單表 序號(hào) 材料 /器件 型號(hào) /規(guī)格 /訂貨號(hào) 10 按鈕 (黃色 LA128A 11 按鈕 (白色 ) LA128A 12 急停按鈕 AVW 668 13 216。在分析相應(yīng)的控制任務(wù)和需實(shí)現(xiàn)的功能情況下總結(jié)統(tǒng)計(jì)出，本設(shè)計(jì)共需數(shù)字量輸入信號(hào)14個(gè)；數(shù)字量輸出信號(hào) 11個(gè)；數(shù)字量輸入信號(hào)表詳見(jiàn)表 31；數(shù)字量輸出信號(hào)詳見(jiàn)表32。綜上所述， 最終選用 WinCC 作為控制系統(tǒng)的上位監(jiān)控軟件 。而相對(duì)于其他品牌的 PLC，西門(mén)子 PLC 的模擬量模塊價(jià)格便宜， 開(kāi)放性好， 程序簡(jiǎn)單， 性能質(zhì)量好 ,支持多種通信協(xié)議 ,產(chǎn)品售前售后服務(wù)到位，適用多種人機(jī)界面和監(jiān)控 組態(tài)軟件 利于多廠家設(shè)備的通訊與集成，西門(mén)子 具有 很多功能塊，減 輕 了設(shè)計(jì)人員的 編程 負(fù)擔(dān)。 （ 2）控制器選擇 目前市場(chǎng)上的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系 統(tǒng)主要分為 PLC系統(tǒng) 及 單片機(jī) 系統(tǒng)，而 PLC 憑借著可靠的、分立邏輯和簡(jiǎn)單的模擬 I/O 且 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，并能與上位機(jī) 組成 復(fù)雜的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化 ； 編程簡(jiǎn)單，使用方便， 可 采用簡(jiǎn)明的邏輯圖 、 語(yǔ)句表 、 梯形圖等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)施方案在控制器、 控制工藝、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、上位監(jiān)控軟件及網(wǎng)絡(luò)通信方式選擇進(jìn)行以下分析。 （ e）遠(yuǎn)程控制：攝像頭具體位置可在上位監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行顯示。 （ b）復(fù)位：系統(tǒng)啟動(dòng)后，按下復(fù)位按鈕 SB2，攝像頭回復(fù)初始位置。驅(qū)動(dòng)升降機(jī)機(jī)構(gòu)和水平機(jī)構(gòu)將攝像頭移動(dòng)到指定位置，可以使用絲杠滑桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖如圖 21所示。 機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)檢測(cè)臺(tái)系統(tǒng)主要包括傳輸機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)等機(jī)械機(jī)構(gòu)。 電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩或力，直接或經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，減少了由電能變?yōu)閴毫δ艿闹虚g環(huán)節(jié)，直接獲得要求的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；由于電氣驅(qū)動(dòng)具有響應(yīng)快，信號(hào)監(jiān)測(cè)、信號(hào)監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)精度高，信號(hào)監(jiān)測(cè)、使用方便，成本低廉，不污染環(huán)境，北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 傳遞和處理方便，驅(qū)動(dòng)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，電氣驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為市場(chǎng)中應(yīng)用最多，最普遍的驅(qū)動(dòng)方式。氣壓驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)是裝置體積大，功率質(zhì)量比小，同時(shí)由于空氣的可壓縮性使得機(jī)器人在任意定位時(shí)，位姿精度不高。 組態(tài)王：組態(tài)王是 中國(guó) 第一家 相對(duì)具 有 一定 影響 力 的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司 ； 組態(tài)王 給用戶(hù) 提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語(yǔ)言支持方便中國(guó)用戶(hù)使用， 組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動(dòng)程序。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 緒論 機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)正處在快速發(fā)展中的學(xué)科，其理論體系及控制體系還在不斷完善，而 隨著工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)化程度要求的不斷提高， 對(duì)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的要求也在不斷提高，因此進(jìn)一步開(kāi)展視覺(jué)檢測(cè)的實(shí)踐研究和理論探索，引進(jìn)及學(xué)習(xí) 國(guó)外先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)與學(xué)術(shù)思想，對(duì)開(kāi)拓視覺(jué)檢測(cè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，具有十分重要的意義。 在工業(yè)生產(chǎn)中 ,傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)需要眾多的檢測(cè)工人 , 且存在眾多人 類(lèi)視覺(jué)不能夠感知的場(chǎng)合，如不可見(jiàn)物體感知、精確定量感知、危險(xiǎn)場(chǎng)景感知等，這不僅影響生產(chǎn)效率加大生產(chǎn)成本 ,而且?guī)?lái)不可靠及安全因素；而作為近幾十年迅速崛起的一種新型計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)克服了傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)，即是使機(jī)器視覺(jué)具有信息處理的能力，用機(jī)器代替人來(lái)做相關(guān)的測(cè)量和判斷；所以近年來(lái)基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在汽車(chē)制造、醫(yī)學(xué)檢測(cè)、食品檢測(cè)以及各種工業(yè)加工品生產(chǎn)檢測(cè)等眾多工作危險(xiǎn)或者人工無(wú)法完成的環(huán)境下代替人工工作。 for machine vision inspection system has the advantage of high precision, online, realtime, noncontact, etc., with industrial production field of automation requirements continue to increase, machine vision inspection applications in various fields more widely, such as assembly line parts recognition positioning, size and location of the measurement of mechanical pone