第五章工業(yè)機(jī)器人的感知系統(tǒng)01020304工業(yè)機(jī)器人的感知技術(shù)概述工業(yè)機(jī)器人的傳感器特性工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部傳感器工業(yè)機(jī)器人的外部傳感器05工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)》1.工業(yè)機(jī)器人的感知技術(shù)概述在工業(yè)機(jī)器人中,傳感器既用于內(nèi)部反饋控制,也用于與外部環(huán)境的交互。動(dòng)物和人都具有類(lèi)似的但功能各異的傳感器。2.工業(yè)機(jī)器人的傳感器特性在選擇合適的傳感器以適應(yīng)特定需要時(shí),必須考慮傳感器多方面的不同特性。這些特性決定了傳感器的性能、是否經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用是否簡(jiǎn)便及適用范圍等。成本,尺寸,重量,輸入輸出類(lèi)型,接口,分辨率,靈敏度,線性度,量程,響應(yīng)時(shí)間,頻率響應(yīng),可靠性,精度,重復(fù)精度3.工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部傳感器為了獲得高性能的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng),傳感器的使用至關(guān)重要。大體可以將傳感器分為測(cè)量機(jī)械手內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部傳感器和為機(jī)器人提供周?chē)h(huán)境信息的外部傳感器。位置傳感器位置傳感器的作用,是提供與機(jī)械設(shè)備相對(duì)給定參考位置的線位移或角位移的成比例的電信號(hào)。它們主要用于機(jī)器工具控制，其應(yīng)用范圍廣泛。電位計(jì)、線性差動(dòng)變換器(LVDT)以及感應(yīng)同步器可以用來(lái)測(cè)量線性位移。電位計(jì)、編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器以及同步器可以用來(lái)測(cè)量角位移。速度傳感器速度可以從位置傳感器通過(guò)微分獲得,一般情況下,人們還是會(huì)優(yōu)先選擇使用合適的傳感器直接進(jìn)行速度測(cè)量。速度傳感器應(yīng)用場(chǎng)合很多，有時(shí)也被稱為轉(zhuǎn)速計(jì)。最常用的轉(zhuǎn)速計(jì)是基于電動(dòng)機(jī)的原理設(shè)計(jì)出來(lái)的。轉(zhuǎn)速計(jì)有直流轉(zhuǎn)速計(jì)和交流轉(zhuǎn)速計(jì)兩種基本類(lèi)型。4.工業(yè)機(jī)器人的外部傳感器力傳感器張力計(jì)的示意性表示張力計(jì)由一個(gè)低溫度系數(shù)的金屬絲組成,它被放置到一個(gè)絕緣支撐之上(右圖)。在壓力的作用下，這個(gè)絕緣支撐被粘合到張力作用的元件上。金屬絲的尺寸發(fā)生變化，從而導(dǎo)致阻抗的變化。距離傳感器聲納測(cè)距原理時(shí)間測(cè)量激光傳感器工作原理圖5.工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)概論機(jī)器視覺(jué)的定義

機(jī)器視覺(jué)（MachineVision）是通過(guò)光學(xué)的裝置和非接觸的傳感器自動(dòng)地接受和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像，通過(guò)分析圖像獲得所需信息或用于控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)的裝置。隨著信息技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)伴已成為現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的工具，廣泛應(yīng)用于食品和料?；瘖y品制藥、建材和化工、金屬加工。電子制造包裝、汽車(chē)制造等行業(yè)。機(jī)器視覺(jué)的引入，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)方法，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成

典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)一般包括如下部分:光源，鏡頭，相機(jī)，圖像處理單元（或圖像捕獲卡），圖像處理軟件，監(jiān)視器，通信/輸入輸出單元等。光源機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理。所有信息均來(lái)源于圖像之中，圖像本身的質(zhì)量對(duì)整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)極為關(guān)鍵。而光源則是影響機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)圖像質(zhì)量的重要因素，照明對(duì)輸入數(shù)據(jù)的影響至少占到30％。鏡頭在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將成像目標(biāo)聚焦在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭對(duì)成像質(zhì)量有著關(guān)鍵性的作用，它對(duì)成像質(zhì)量的幾個(gè)最主要指標(biāo)都有影響，包括分辨率、對(duì)比度、景深及各種像差。相機(jī)

相機(jī)作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心部件，根據(jù)功能和應(yīng)用領(lǐng)域可分為工業(yè)相機(jī)，可變焦工業(yè)相機(jī)和OEM（OriginalEquipment/EntrustedManufacture）工業(yè)相機(jī)。圖像采集卡圖像采集卡（ImageGrabber）又稱為圖像卡，它將攝像機(jī)的圖像視頻信號(hào)，以幀為單位，送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和VGA幀存，供計(jì)算機(jī)處理、存儲(chǔ)、顯示和傳輸?shù)仁褂谩Ｔ跈C(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，圖像卡采集到的圖像，供處理器做出工件是否合格、運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)偏差量、缺陷所在的位置等處理。圖像數(shù)據(jù)傳輸方式模擬傳輸方式是相機(jī)得到圖像的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)模擬方式傳輸給采集卡，而采集卡再經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換得到離散的數(shù)字圖