本文關(guān)鍵詞：基于EtherCAT技術(shù)的視覺分檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著工業(yè)4.0的發(fā)展推進(jìn),智能制造,智能工廠的概念開始興起,工業(yè)制造開始向著自動(dòng)化和智能化發(fā)展。在這個(gè)發(fā)展過程中互聯(lián)網(wǎng),機(jī)器人,圖像處理以及機(jī)器學(xué)習(xí)等開始被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)制造當(dāng)中。另一方面,攝像機(jī)就像機(jī)器人的眼睛,圖像處理算法就是大腦中視覺感知的區(qū)域,圖像處理與運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)合,是當(dāng)前工業(yè)智能化發(fā)展的必然。因此,本課題采用開放式運(yùn)動(dòng)控制器作為圖像處理的主站,并通過實(shí)時(shí)以太網(wǎng)EtherCAT與執(zhí)行機(jī)構(gòu)交互,提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)抓取的準(zhǔn)確度。對(duì)于控制器,傳統(tǒng)的專用機(jī)器人控制器專用性強(qiáng),且接口封閉,用戶很難直接對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)使用,需要專門的技術(shù)支持,開發(fā)成本高,調(diào)試?yán)щy。開放式運(yùn)動(dòng)控制器具有模塊化,可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),用戶可用接口豐富,使用方便。本文通過參與實(shí)時(shí)系統(tǒng)搭建,控制器通信主站的研發(fā)應(yīng)用,以及自動(dòng)化生產(chǎn)線的視覺分揀項(xiàng)目,在不影響運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的基礎(chǔ)之上將機(jī)器視覺處理應(yīng)用到機(jī)器人控制器當(dāng)中,節(jié)約了硬件成本,提高了系統(tǒng)的集成度。本文從Preempt-RT、RTAI和Xenomai三種Linux實(shí)時(shí)性擴(kuò)展方案中選擇了 Xenomai,并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行改造。它提供了對(duì)多種不同廠商的ARM芯片的支持而且兼容其他實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用編程接口,但需根據(jù)具體芯片優(yōu)化定制。本文在NXP的i.MX6Q芯片上實(shí)現(xiàn)了 Linux+Xenomai的雙操作系統(tǒng)方案。經(jīng)過測(cè)試該方案的平均任務(wù)調(diào)度抖動(dòng)時(shí)間在用戶空間能夠達(dá)到5μs,內(nèi)核空間4μs,內(nèi)核定時(shí)器任務(wù)響應(yīng)延時(shí)僅為2μs,性能能夠與商業(yè)版實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相媲美。此外由于Xenomai是一個(gè)開源項(xiàng)目,可以被完全免費(fèi)地使用。本文采用了開源的IgH EtherCAT Master主站方案,成功搭建了 EtherCAT主站,包括:移植主站到i.MX6Q;網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)定制編寫。經(jīng)過測(cè)試該EtherCAT主站最小通信任務(wù)周期可以達(dá)到120μs,從站的同步時(shí)鐘能達(dá)到1μs的同步精度,效果良好,可以滿足大多數(shù)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用需求。本文在基于EtherCAT的主站上實(shí)現(xiàn)了流水線工件分揀功能。為了將工件從背景中分割出來,采集到的圖像,經(jīng)過均值濾波后轉(zhuǎn)換到更接近于人眼認(rèn)知的HSL顏色空間,通過顏色和亮度信息,將工件從背景中分割出來。然后,本文提出了一種改進(jìn)的遞歸求連通域方法,該算法只需對(duì)圖像掃描一遍即可完成聚類工作,而且避免了因?yàn)楹瘮?shù)遞歸調(diào)用引起的系統(tǒng)開銷和時(shí)間浪費(fèi)。聚類工作可以去除干擾,同時(shí)能夠求得工件的質(zhì)心和外接矩形。根據(jù)工件的形狀和顏色信息,將分割出的工件進(jìn)行自動(dòng)分類,取得了良好的效果,并通過圖像的二階中心矩求得工件的主軸方向,用于抓取時(shí)姿態(tài)的調(diào)整。獲取工件在機(jī)器人坐標(biāo)系的實(shí)際位置,通過EtherCAT總線下發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu),完成抓取工作。最后,本文搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并使用Qt編寫了簡(jiǎn)單的人機(jī)交互界面,對(duì)實(shí)時(shí)性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
[Abstract]:With the development of industry 4.0 , the concept of intelligent manufacturing and intelligent factories began to rise , and industrial manufacturing began to develop towards automation and intelligence . Based on the shape and color information of the workpiece , the workpiece can be automatically classified according to the shape and color information of the workpiece .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41;TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1393533