[发明专利]一种机器视觉控制方法及机器人控制器与机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器视觉控制方法及具有机器视觉的机器人控制器与机器人控制系统。

背景技术

随着信息和计算机技术的发展，越来越多的工业机器人设备使用到了工业生产中。机器视觉系统的特点是提供生产柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉，大大提高生产效率及自动化程度。因此机器视觉也越来越多的与机器人协同工作。但是目前机器人控制器普遍不具有机器视觉功能，必须通过开发或采购相应的机器视觉模块才能实现与机器人的协同工作，这种专用机器视觉模块往往价格高昂供应商唯一，这给机器人设备使用和维护带来了一系列的困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种可直接用于机器人控制器的、操作简单的机器视觉控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种机器视觉控制方法，该机器视觉控制方法通过网络摄像头进行图像采集，通过嵌入式双核微处理器进行控制处理；其中，嵌入式双核微处理器包括运动核和应用核；运动核处理PLC命令及运动命令；应用核进行图像处理，并发送至运动核。

上述运动核内置PLC任务和运动任务；应用核内置算法模块；进行视觉控制的具体方法如下：

（1）运动核中通信任务周期性发送DO信号触发网路摄像头拍照；

（2）网络摄像头将采集到的图像附带时间信息，通过网络传送给应用核；

（3）应用核收到图像后，调用算法模块进行处理；

（4）判断有无目标物体，如果有，进入步骤（5）；如果无，返回步骤（1）；

（5）将目标物体的位置通过运动核和应用核的共用缓存区发送至运动核；

（6）运动核中PLC任务更新物体目标变量，并通知运动任务进行抓取或装配操作。

本发明还公开了一种采用上述视觉控制方法的机器人控制器，包括第一工业以太网接口、第二工业以太网接口、通用以太网接口、非易失性存储器、数字输入接口(DI)、数字输出接口(DO)、DDR3存储器、RS485接口、上述嵌入式双核微处理器；通用以太网接口通过交换机芯片与嵌入式双核微处理器相连；第一工业以太网接口、第二工业以太网接口、非易失性存储器、数字输入接口、数字输出接口、DDR3存储器、RS485接口分别与嵌入式双核微处理器相连；嵌入式双核微处理器分别通过通用以太网接口和数字输出接口与上述网络摄像头相连。

第一工业以太网接口与嵌入式双核微处理器的运动核相连；第二工业以太网接口、RS485接口、数字输入接口、数字输出接口分别与嵌入式双核微处理器的应用核相连；嵌入式双核微处理器的运动核和应用核通过DDR3存储器交互数据进行通信。

本发明还提供了一种具有机器视觉的机器人控制系统，包括上述机器人控制器，该机器人控制系统还包括伺服电机、Modbus TCP设备、示教器、上位机、光源控制器和安全模块；伺服电机为一个或多个，分别与第一工业以太网接口相连；Modbus TCP设备为一个或多个，分别与第二工业以太网接口相连；示教器和上位机分别与通用以太网接口相连；一个数字输入接口和一个数字输出接口排列为一组数字输入输出接口；数字输入输出接口为两组或两组以上，其中两组数字输入输出接口分别与网络摄像头和安全模块相连。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明对传统的机器人控制器采用单核微处理器进行改进，利用嵌入式双核微处理器，并采用非对称多处理构架，将双核分为运动核和应用核：运动核负责机器人相关运算及于电机的工业以太网通讯；应用核负责与上位机的通讯、与网络摄像机的通讯、图像处理、与光源控制器通讯、与其他外部以太网设备的通讯。

2、本发明采用共享内存与核间中断的方式在双核间交互数据，数据传输相应快，保证了整个系统通讯的稳定与可靠。同时为了保证实时性，应用核中机器视觉处理任务处于低优先级。

3、本发明机器人控制器集成度高，将机器视觉和机器人控制器集成到同一控制器上，体积小功耗低便于移动，用户应用时只需要采购通用网络摄像头，无须另外采购专用机器视觉设备。

4、本发明机器人控制器运动控制能力强，实时性高，对于六轴串联机器人插补计算周期最短2ms，Ethercat通讯时间抖动小于5us，支持多种路径插补。

5、支持的机器人类型及电机参数可通过非易失性存储器进行配置。