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基于机器人的视觉分拣系统设计

一、选题简介、意义

本论文是对机器人和视觉检测一体化工作的实现进行论述的，我发现对于工业机器人来说搬运、分拣是所有工作的基础，无论机器人应用于哪一行业，都会涉及到搬运和分拣工作。当前，许多企业都面对着对“人工成本上涨”的挑战，对于依赖大量人工的制造型企业尤为严重。与此同时，一些危险性的，大批量的工作也需要有人的参与，可是如何减少人力的投入，降低废品率，压缩生产成本，降低生产线上危险因素等都成为这个时代的重要“课题”。

机器人视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。这一系统取代了靠大量人工的检测，既节约成本又增加了检测的可靠性，真实性，大幅度降低工人的劳动强度，能在各种机械加工场合进行应用，满足了高效率、低能耗的生产要求。

我所撰写的基于机器人的视觉分拣系统的研制，是在检测汽车刹车片上弹簧的有无基础上进行的。无论是在以前还是现在，汽车行业的发展都在向着更高的自动化方向发展，所以我才选择了这篇论文。

整篇论文分为两个主题部分:一是机器人（机器手臂）；二是视觉检测部分。将它们联系在一起的是通过西门子的S7-1500PLC控制器。对于机器人部分采用的是优傲机器人手臂，视觉检测部分是康耐视的相机和检测软件。现由于汽车刹车片上的弹簧仍然是通过人眼来识别的，那么必定会因为人为的疲劳等原因造成检测误差，带来经济损失。但是，通过我设计的方案，将会大大的减少劳动力和成本，从而大大的提高了工作效率，误差几乎为零。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要内容:

该课题主要是研究机器人视觉分拣系统，该系统是为了很大程度的减少人力的投资，减少人工成本。用机器人代替人工，从更深的层面来讲也避免了工厂一些危险性的操作，减少人员的伤亡，所以当下人工操作已经满足不了这个社会的需求，需要更加精密完整的机器来代替人工。

（二）拟解决的主要问题:

1.机器人和视觉检测的总体结构设计；

2.相机的硬件构成与安装；

3.相机检测系统的软件设计；

4.图纸绘制； 

5.机器人和相机的整体运行。

（三）预期目标:

根据项目需求，完成视觉自动检测，机器人自动分拣，将好的和不好的区分放置。保证整个流水线检测顺利进行，保证检测的准确率等。

（四）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：根据系统实际控制要求，确定设计基本方案；

第三阶段：绘制电气原理图和PLC接线图；

第四阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。

（五）工作方法及措施：

1．参考各种设计手册；

2．通过网络，查阅各种相关资料；

3．在设计过程中遇到问题向指导老师请教，直到解决问题。

 

目录

第一章 绪论 2

1.1 机器人的简介2

1.2机器人的发展历史3

1.3视觉系统的简介和发展4

1.4课题研究的社会意义及社会需要4

第二章机械设计原理布局6

2.1设备整体的三维立体图6

2.1.1设备布局说明6

2.2机械设计示意图7

2.2.1视觉检测装置7

2.2.2下料机器人及下料装置8

2.2.3机器人手爪固定装置9

第三章视觉检测系统的确定及机器人说明10

3.1项目要求10

3.2检测系统的硬件配置10

3.2.1视觉硬件配置10

3.2.2视觉影像布局10

3.3关于相机的介绍和型号的确定11

3.4关于光源的简介和最终确定15

3.5机器人型号的确定和说明18

3.5.1机器人手臂设计18

3.5.2优傲机器人的控制箱和触摸屏19

3.5.3优傲机器人参数21

第四章电气控制与选型分析23

4.1电气控制部分23

4.1.1电气操作流程23

4.1.2系统工作流程图24

4.2 PLC部分25

4.2.1  输入输出（I/O）分配表 25

4.2.2 确定PLC的选型25

4.3电气原理图部分 28

4.3.1电气布局图28

4.3.2主电路图29

4.3.3电源模块30

4.3.4 PLC输入模块31

4.3.5  PLC输出模块32

4.4PLC程序及说明33

第五章 总结和致谢40

参考文献  49

附录  50

 

参考文献

1.机器人概论，李云江主编-北京：机械工业出版社，2016

2. SIMATIC S7-1500可编程序控制器说明书， 2016

3. PLC应用技术与实践，向晓汉主编-北京：电子工业出版社，2014,12

4. 基于机器视觉的字符识别技术研究，石洪贵，《合肥工业大学硕士论文》- 2006-05-01