[发明专利]基于视觉检测的机械臂运动控制延迟测量系统及其方法

说明书

基于视觉检测的机械臂运动控制延迟测量系统及其方法，该系统包括上位机、实时装置、图像采集装置和LED灯，上位机分别与实时装置、图像采集装置相连，实时装置分别与LED灯、机械臂的控制接口相连；上位机用于和用户交互，将用户命令下发至实时装置，以及通过图像采集装置采集的图像数据计算机械臂运动控制延迟；实时装置用于接收上位机发送的机械臂运动控制指令，并利用其实时性同步发送机械臂运动控制指令和LED灯点亮指令；图像采集装置用于采集机械臂的姿态与LED灯的状态图像。还包括基于视觉检测的机械臂运动控制延迟测量方法。本发明能提高测量结果的准确性，测量过程不干扰设备正常运行。

技术领域

本发明涉及工业机械臂测试领域，具体是涉及一种基于视觉检测的机械臂运动控制延迟测量系统及其方法。

背景技术

随着工业生产规模的不断扩大，工业设备间的协同变得愈发频繁。多轴工业机器人作为重要的装备得到广泛的应用。对于一个工业系统来说，尤其是高精度多机协同应用中，设备控制延迟对系统稳定运行至关重要。通常上位机通过网络/串口等总线将执行命令下发至机器人本体处理器，机器人本体处理器接收到命令内容，进行解析处理后驱动电机工作执行动作。其中各阶段时间分布如图1所示，t0时刻上位机数据发送到机器人的总线传输延迟t1’(毫秒级)，机器人于t1时刻接收到命令数据，随后进行命令解析耗时t_robot_sw(微秒级)，以及硬件执行t_robot_hw(毫秒级)。

然而由于上位机与机器人时钟的不同步，实际处理过程中总线传输延迟t1’，无法直接通过t1-t0求得。考虑到对于固定硬件结构运行实时操作系统的机器人，t_robot_sw与t_robot_hw都是相对固定的，目前的现场采取的延迟测量方法忽略二者，只对传输延迟进行测量。具体的时序逻辑如图2所示。机器人t1时刻接收到命令指令后，随即于t2进行应答响应通知上位机。上位机t3时刻接收到应答消息。由于t_robot较小一般为微秒级，则传输延迟t1’＝(t3-t0)/2。

上述测试方案简单易行，但仅通过间接方式测量总线传输延迟，没有考虑机器人实体间的差异，测量结果误差较大，并且该方案中机器人需切换至测试模式，而非正常工作模式，测量结果将进一步失真，且对机器人正常运行造成干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种基于视觉检测的机械臂运动控制延迟测量系统及其方法，能够提高测量结果的准确性，测量过程不干扰设备正常运行。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于视觉检测的机械臂运动控制延迟测量系统，包括上位机、实时装置、图像采集装置和LED灯，上位机分别与实时装置、图像采集装置相连，实时装置分别与LED灯、机械臂的控制接口相连；

所述上位机用于和用户交互，将用户命令下发至实时装置，以及通过图像采集装置采集的图像数据计算机械臂运动控制延迟；

所述实时装置用于接收上位机发送的机械臂运动控制指令，并利用其实时性同步发送机械臂运动控制指令和LED灯点亮指令；

所述图像采集装置用于采集机械臂的姿态与LED灯的状态图像。

进一步，所述上位机包括控制模块、图像获取模块、图像处理延迟计算模块、用户交互模块和第一通信模块，所述控制模块分别与图像获取模块、图像处理延迟计算模块、用户交互模块、第一通信模块相连，所述图像获取模块与图像采集装置相连；

所述图像获取模块用于初始化图像采集装置，获取图像采集装置采集的图像数据；

所述图像处理延迟计算模块用于对获取到的图像进行逐帧处理，提取LED灯状态以及机械臂的姿态信息；当LED灯亮时，记录LED灯亮时刻的帧位置f0；当机械臂姿态改变时，记录机械臂姿态改变时刻的帧位置f1；根据LED灯亮时刻的帧位置f0和机械臂姿态改变时刻的帧位置f1，计算机械臂运动控制延迟，延迟时间t＝(f1-f0)/p，p为图像采集装置的帧率；