1. 簡(jiǎn)介

隨著工業(yè)的發(fā)展，在生產(chǎn)中對(duì)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，視覺(jué)技術(shù)已被廣泛引入機(jī)器人行業(yè)，具備視覺(jué)的機(jī)器人能更快、更準(zhǔn)、更靈活地完成定位抓取、對(duì)位組裝等。基于圖像分析的視覺(jué)技術(shù)在機(jī)器人引導(dǎo)相關(guān)應(yīng)用中的主要作用是精確獲取對(duì)象物（待抓取

物體）和目標(biāo)物（待組裝物體）的坐標(biāo)位置和角度，并將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為(工業(yè)機(jī)械臂)機(jī)器人能識(shí)別的機(jī)器人坐標(biāo)，指導(dǎo)(機(jī)器人進(jìn)行糾偏和組裝。因此，手眼標(biāo)定和定位引導(dǎo)是機(jī)器視覺(jué)在機(jī)器人引導(dǎo)中應(yīng)用的的核心

1.1 手眼標(biāo)定原理

原理：所謂手眼標(biāo)定，即將手（機(jī)械手）和眼（攝像機(jī)）的坐標(biāo)系統(tǒng)一起來(lái)，解決相機(jī)與機(jī)械手之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，讓機(jī)械手能精確抓取到攝像機(jī)定位的目標(biāo)。

1.2 CS 機(jī)器人搭配視覺(jué)工作流程

CS 機(jī)器人搭配 2D 視覺(jué)，常用于偏移取料。常見(jiàn)流程：來(lái)料位置不固定，視覺(jué)在固定高位對(duì)產(chǎn)品拍照，算出產(chǎn)品位置后把數(shù)據(jù)發(fā)給機(jī)器人，機(jī)器人走到對(duì)應(yīng)取料位夾取產(chǎn)品后再去放料。如 果沒(méi)有視覺(jué)，也可以用電腦網(wǎng)口調(diào)試助手和電腦虛擬機(jī)搭配測(cè)試，模擬視覺(jué)，用網(wǎng)口助手發(fā)對(duì)應(yīng)偏移數(shù)據(jù)給到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。

1.3 運(yùn)行前準(zhǔn)備

1.3.1 檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通

插好網(wǎng)線，將機(jī)器人 IP 和視覺(jué) IP 設(shè)置成同網(wǎng)段(前三位相同，后一位不同)，然后在視覺(jué)電腦終端 ping 機(jī)器人 IP，看是否能 ping 通，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)有連通。

1.3.2 示教機(jī)器人的工具 TCP 和用戶坐標(biāo)系

確認(rèn)機(jī)器人的工具 TCP，可以用四點(diǎn)法把 TCP 點(diǎn)做到吸盤/夾爪中點(diǎn)，也可以不做，默認(rèn)在法蘭中心，在做旋轉(zhuǎn)中心標(biāo)定時(shí)用這個(gè)工具 TCP。

確認(rèn)機(jī)器人的坐標(biāo)系，可以利用基座坐標(biāo)系，也可以先新建用戶坐標(biāo)系，然后標(biāo)定時(shí)使

用對(duì)應(yīng)的用戶坐標(biāo)系

注：1.機(jī)器人采用的單位是 m 和弧度制，相機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的一般是 mm 和角度制，需要在機(jī)器人端或在相機(jī)端轉(zhuǎn)換。

2.TCP/IP 通訊需要使用 FB2 口，需在網(wǎng)絡(luò)里配置 FB2 網(wǎng)口 IP 地址

1.3.3 9 點(diǎn)標(biāo)定方向+3 點(diǎn)標(biāo)定旋轉(zhuǎn) TCP 點(diǎn)

    本案例采用 9 點(diǎn)標(biāo)定視覺(jué)方向與機(jī)器人基座標(biāo)系 X/Y /Z 方向一致，每次移動(dòng) 合適距離。

采用 3 點(diǎn)標(biāo)定視覺(jué)旋轉(zhuǎn)中心與機(jī)器人工具 TCP 相同。如圖

2. 案例分享

2.1 案例簡(jiǎn)介

機(jī)器人到固定位置取料，然后去拍照，獲取偏差值或者絕對(duì)值，以此來(lái)調(diào)整放料位置

PLC+2D 相機(jī)+CS 機(jī)器人

PLC 與機(jī)器人通訊協(xié)議：profinet，機(jī)器人做從站（CS-profinet 本文配置流程不再詳細(xì)介紹）

相機(jī)和機(jī)器人通訊協(xié)議：TCP/IP，機(jī)器人做客戶端

2.2 IO 定義

根據(jù)項(xiàng)目需求定義 IO 表

2.3 機(jī)器人配置

2.3.1 機(jī)器人基本配置

1.安裝方式（默認(rèn)正裝）

2.負(fù)載設(shè)置（設(shè)置負(fù)載和重心，如設(shè)置不正確，會(huì)影響拖動(dòng)效果和碰撞靈敏度）

3.根據(jù)需求看是否需要設(shè)置工具坐標(biāo) 3.根據(jù)需求看是否需要設(shè)置用戶坐標(biāo)

4. FB2 網(wǎng)口 IP 要和相機(jī)工控機(jī) IP 設(shè)置同一網(wǎng)段

5. 安裝需要的插件：寄存器監(jiān)視插件

（使用到的寄存器都需要重命名，方便在程序中使用，特別是整數(shù)寄存器和浮點(diǎn)寄存器，否則

程序中無(wú)法選擇該信號(hào)）

（注意：CS 機(jī)器人 PN 名稱，無(wú)法由 PLC 分配，只可機(jī)器人配置內(nèi)更改）

2.3.3 安全原點(diǎn)輸出

可配置輸出主要配置安全原點(diǎn)信號(hào)，即機(jī)器人在 Home 位自動(dòng)輸出一個(gè)信號(hào)

安全原點(diǎn)信號(hào)配置步驟：

1.設(shè)置原點(diǎn)

2.設(shè)置安全原點(diǎn) 

3. 安全 IO 配置

3.1 首先【配置】【通用】里面找到【原點(diǎn)】 置一個(gè)機(jī)器人原點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，后期修改原點(diǎn)也可直接編輯位置。

3.2 設(shè)置安全原點(diǎn)

然后再進(jìn)入【配置】【安全】【安全原點(diǎn)】 輸入之前設(shè)置好的安全密碼， 然后參考原點(diǎn)選擇剛剛設(shè)置的原點(diǎn)，點(diǎn)擊應(yīng)用，安全原點(diǎn)就配置好了

3.3 原點(diǎn)信號(hào)輸出 

最后在【配置】【安全】【安全 IO】中選擇可配置輸出 IO，選擇其中一組信號(hào)，然后配置成需要的安全原點(diǎn)信號(hào)，這樣就可以機(jī)器人處于原點(diǎn)位置時(shí)，可以在可配置 IO 輸出的端口讀到輸出信號(hào)。

注意：設(shè)置完安全原點(diǎn)后，如果更新了原點(diǎn)位置，安全原點(diǎn)信號(hào)是沒(méi)法在新的原點(diǎn)位置輸出

的，需按上面步驟，把第二步重新進(jìn)行更新一次原點(diǎn)，這樣就可以輸出新的原點(diǎn)信號(hào)給外部設(shè)

備了。

可以通過(guò) profinet 通信協(xié)議讀取安全原點(diǎn)，也可以通過(guò)已配置好的可配置輸出信號(hào)。

2.3.4 主程序和釋放抱閘配置

在啟動(dòng)選項(xiàng)卡配置開(kāi)機(jī)自動(dòng)加載任務(wù)文件，即主程序

自動(dòng)釋放抱閘配置后，機(jī)器人收到這個(gè)上升沿信號(hào)后，會(huì)依次打開(kāi)電源，釋放抱閘，若已經(jīng)打

開(kāi)電源，會(huì)直接釋放抱閘

注：?jiǎn)?dòng)任務(wù)數(shù)字輸入可不配置，這個(gè)信號(hào)只有開(kāi)機(jī)后第一次啟動(dòng)任務(wù)有效，如中途暫停或停止后信號(hào)無(wú)效

2.3.4 啟動(dòng)信號(hào)配置

（需要安裝寄存器插件，向艾利特工程師獲取或者點(diǎn)擊可下載 RegisterMonitor-1.2.6.0.elico）

配置-通用-IO，這里主要重命名信號(hào)，如果不重新命名，在 IO 配置中無(wú)法選擇此信號(hào)

輸入信號(hào)：

輸出信號(hào)：如上圖

2.4 機(jī)器人接線

2.4.1 遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)機(jī)

機(jī)器人開(kāi)機(jī)步驟：1.控制柜電源打開(kāi)

2.點(diǎn)擊示教器上的開(kāi)機(jī)按鈕（可以通過(guò)接線實(shí)現(xiàn)，如下圖）

B2

2.4.2 急停接線

2.4.3 網(wǎng)絡(luò)連接 

2.4.4 遠(yuǎn)程模式

外部控制機(jī)器人啟動(dòng)需要將機(jī)器人模式改為遠(yuǎn)程模式。

2.4.5 啟動(dòng)時(shí)序

1.遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)或者示教器點(diǎn)擊開(kāi)機(jī)按鈕

2.PLC 給機(jī)器人發(fā)送自動(dòng)釋放抱閘信號(hào)，等待機(jī)器人反饋抱閘已釋放信號(hào)

3.在機(jī)器人無(wú)急停無(wú)報(bào)錯(cuò)信號(hào)情況下，給機(jī)器人一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，等待機(jī)器人運(yùn)行中信號(hào)反饋，如

果超過(guò) 2 秒，未收到機(jī)器人運(yùn)行中信號(hào)，關(guān)閉啟動(dòng)信號(hào) 0.5 秒，再次啟動(dòng)，循環(huán)直到收到啟動(dòng)信號(hào) 止如需要程序重新開(kāi)始，則給機(jī)器人停止信號(hào)，機(jī)器人反饋停止中，關(guān)閉停止信號(hào)，再給機(jī)器

人啟動(dòng)信號(hào)，機(jī)器人反饋運(yùn)行中，再關(guān)閉啟動(dòng)信號(hào)

4. 如需暫停任務(wù)，可配置暫停信號(hào)。

3.相機(jī)標(biāo)定

機(jī)器人要與相機(jī)進(jìn)行 9 點(diǎn)標(biāo)定或 3 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。若創(chuàng)建了坐標(biāo)系，則給相機(jī)的點(diǎn)位要在創(chuàng)建的坐標(biāo)

系下的點(diǎn)位

9 點(diǎn)標(biāo)定是為了建立相機(jī)坐標(biāo)系和機(jī)器人坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系

3 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)是為了旋轉(zhuǎn)中心與機(jī)器人工具 TCP 一致

標(biāo)定按照下圖順序進(jìn)行，即機(jī)器人依次到達(dá) 12 個(gè)點(diǎn)位，并把這 12 個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo)給到相機(jī)不同廠家的相機(jī) 9 點(diǎn)標(biāo)定的順序可能不同，可按情況進(jìn)行調(diào)整

3.1 標(biāo)定程序

定義和 PLC 通信的兩個(gè)整形寄存器：

輸入：標(biāo)定位置編號(hào)

輸出：反饋位置編號(hào)

PLC 通過(guò)標(biāo)定位置編號(hào)賦值，讓機(jī)器人執(zhí)行對(duì)應(yīng)標(biāo)定位置，機(jī)器人到達(dá)位置后，并反饋位置標(biāo)

號(hào)，反饋正確，讓相機(jī)記錄相關(guān)信息，此時(shí)可以執(zhí)行標(biāo)定。

注意：可以自定義 X 方向偏移距離（doffsetX),Y 方向偏移距離（doffsetY)和旋轉(zhuǎn)角度

（doffsetT),doffsetX 和 doffsetY 單位是米, CamNum 是相機(jī)標(biāo)定位置編號(hào)，可以利用 PLC 往里面?zhèn)鬟f參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)相機(jī)的需要自動(dòng)標(biāo)定，

4.機(jī)器人程序

4.1 機(jī)器人動(dòng)作流程

機(jī)器人搭配視覺(jué)的動(dòng)作流程如下圖 ：

4.2 機(jī)器人收相對(duì)坐標(biāo) 

機(jī)器人收到視覺(jué)發(fā)送過(guò)來(lái)的坐標(biāo)是相對(duì)值，也就是相對(duì)取料基準(zhǔn)位的偏移，機(jī)器人在取料 

基準(zhǔn)位上加上視覺(jué)發(fā)過(guò)來(lái)的偏移量(dx,dy,rz)，到達(dá)糾偏后的取料位。程序如下圖 。 

網(wǎng)口通訊程序 socket_tcpip.script 如下圖 ： 

接收視覺(jué)坐標(biāo)腳本程序 receive.script 如下圖 6。視覺(jué)發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)按照："OK,1,2,3#"格式，第 1 位數(shù)代表標(biāo)志符，拍照成功發(fā)送"OK",拍照失敗發(fā)送"NG"；第 2,3,4 位數(shù)分別是 X,Y,RZ 方向的偏移，數(shù)據(jù)用","隔開(kāi)，末尾用"#"作為結(jié)束符。

4.3 機(jī)器人收絕對(duì)坐標(biāo) 

機(jī)器人收到視覺(jué)發(fā)送過(guò)來(lái)的坐標(biāo)是相對(duì)值，也就是相對(duì)取料基準(zhǔn)位的偏移，機(jī)器人在取料基準(zhǔn)位上加上視覺(jué)發(fā)過(guò)來(lái)的偏移量(dx,dy,rz)，到達(dá)糾偏后的取料位。程序如下圖 。

機(jī)器人接收數(shù)據(jù)腳本如下圖