第8期 2016年8月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)08014005
DOI:10. 13462/j. cnki. mmtamt.2016. 08. 038
基于视觉定位装配机器人的设计与实现
卢军胡凡郝磊
（陕西科技大学机电工程学院，西安710021）
8'ON Aug.2016
摘要：建立视觉定位系统，用于装配机器人对工件的精确定位，将获取到的位姿信息传递给控制系统，从而引导机器人完成精确的装配动作。该机器人通过自主研发，拥有先进的视觉定位系统、图像识别算法以及创新性的机械结构，具有较高可靠性与鲁棒性。控制系统以DMC5400为核心，用MFC 来开发软件，设计并实现了自动控制及手动控制两种模式，采用S型加减速曲线，对各个轴的平稳控制。实际测试表明，该装配机器人性能稳定、执行效率高，在装配点位置随机和工件轮廊不规则的情况下均能高精度地完成装配过程。
关键词：装配机器人；视觉定位；串联驱动；MFC
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
Design and Implementation of theAssemblyRobotBased onVisionPositioning
LU Jun, HU Fan, HAO Lei
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021,China)
Abstract: The establishment of vision positioning system for precise positioning of the workpiece assembly robot,will get to the position and orientation information to the control system,so as to guide the robot to complete the precise assembly operation. The robot is self-developed with advanced visual position system, image recognition algorithm and innovative mechanical structure, which owns high reliability and robust ness. Control system with DMC5400 as the core, using MFC to develop software,designed and carried out two models of automatic control and manual control, using S type acceleration and deceleration curve, to a-chieve the smooth control of each axis. The practical test shows that the performance of the robot is stable, high efficiency and the assembly process can be completed with high accuracy in the case of random assem-bly position and irregular contour of the workpiece
Key words: assembly robot;visual positioning;tandem drive;MFC
0引言
智能化、数字化是先进制造技术和机电设备的发展方向。随着照相机技术和自动控制理论的发展，具有视觉功能的机器人开始被人类制造出来，逐步形成了机器视觉学科和产业。与其它感知方式相比，视觉感知能够进行非接触测量因而具有巨大优势。在国外，图像处理技术领域存在长期竞争优势，但具有视觉定位的工业机器人公司也不多。在国内，自上世纪80 年代就开始在高校和科研单位全面开展工业机器人的研究，取得不少的科研成果；但由于没有和企业有机地进行联合，至今仍未形成具有影响力的产品和有规模的产业，而且普遍存在精度不高的问题(12]。
本研究基于视觉定位系统、“快速精确线性运动装置”和DMC5400运动控制卡设计装配机器人。由机械结构入手，循序渐进，最后制造出样机，实现对工件的精确定位与装配，并将精度控制在0.1mm以内。通
过实验验证了引人视觉定位系统的机器人的装配精度与稳定性，在装配点位置随机的情况下，能够实现高精度、高效率地装配。
1机械结构的设计
为了在保证装配精度的条件下提高装配效率和系统的稳定性，设计出一款“快速精确线性运动装置”，如图1。该技术是一种既能实现快速移动，又能实现在设定位置上的精确定位的技术，它由宏观快速移动装置和微观精确微动装置组成。
“快速精确线性运动装置”采用两级步进电机串联驱动滑台运动模式如图1所示。第一级伺服控制采用小传动比运动控制模式，以实现滑台的快速宏观运动，缩短滑台运动时间；第二级伺服控制采用大传动比运动控制模式，以实现滑台的微观慢速精确运动，提高滑台在设定位置的定位精度。该技术可克服单动力伺服控制所存在的缺陷，有效地满足精密装配机器人的
收稿日期：2016-03-04；修回日期：2016-04-11
作者第介：卢军(1961—），男，陕西成阳人，陕西科技大学教授，硕士生导师，博士，研究方向为智能机器人技术，（E-mail)573356972@q9.com；通
讯作者：胡凡（1991—），男，湖北黄冈人，陕西科技大学硕士研究生，研究方向为工业机器人，（E-mail)1146906085@qq.com。
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