圖像與數據融合的抓取機構控制系統研究

霍達

摘 要：文章主要針對圖像數據融合下的抓取結構控制系統進行研究，包括系統整體結構設計、控制過程分析和控制策略，希望能給相關人士提供有效參考。

關鍵詞：圖像和數據;抓取機構;控制系統

在智能制造產業持續轉型升級的背景下，智能裝配生產相關技術要求提高。大部分企業開始把視覺技術以及工業機器人等融入自動化生產當中，負責實施工件的搬運、分揀以及檢測等工作，文章就此針對抓取控制系統進行深入研究，旨在能夠實現自動定位檢測，提升整體生產效率。

1 ? ?抓取機構系統整體結構設計

結合被抓物體實際特征，設計三軸直角的坐標機器人，并于直角坐標裝置Z軸末端位置設置自適應機械手吸盤和工業相機，進一步做好物體的抓取實踐與質量監控。自適應的機械手能夠有效結合物體規模和形狀大小，調整三側的吸盤位置，順利實現物體抓取。因為當下裝配線具有較高的精確度，能夠有效忽略旋轉偏移。所以自適應機械手能夠結合圖像信息，對智能化抓取機器中3種平移距離進行同步控制。實現對不同型號物體的抓取操作。智能化分揀結構主要包含兩部分，分別是自適應結構機械手和直角坐標機器人。直角坐標機器人能夠有效帶動整體控制結構以及智能化機械手，準確進行立體層面內3種不同方向的運動;結構機械手聯系工業相機對當下所抓物體的分布位置、大小尺寸信息以及吸盤的偏移距離進行適當調整，從而順利完成不同型號物體的抓取工作。比如，可以針對工業相機采集電視背板的不同尺寸型號，調節吸盤位置，從而實現準確抓取[1]。

2 ? ?抓取機構控制過程分析

機器視覺相關伺服控制系統主要是結合工業照相機來采集電視背板的圖像信息，隨后針對背板圖像實施有效處理，將整理提取后的信息當成反饋信號，形成閉環的控制系統。電視背板相關運輸操作主要是以傳送帶為載體進行的，因為背板型號種類豐富，存在較大差異，所以無法形成固定的傳送帶寬度與相應的抓取位置，從而無法實現自適應抓取目標，因此，可以通過紅外線傳感裝置對傳送帶中的物體進行檢測，看其是否被其他物體所遮擋，進一步監測傳送帶中的背板運輸。在傳送帶中的電視背板，經過紅外檢測裝置運輸到指定位置并停止運行后，需要繼續啟動傳送帶，將背板直接輸送到回收箱內。如果經過檢測發現背板質量達標，則可以按照模板匹配，選擇當下的電視背板型號后，提取模板參數相關機械抓取手的位移參數，并將其當成自適應機械手運行中的3種平移單位參數。此外，智能化抓取機器還可以聯系圖像進行系統處理，最終獲得背板中心坐標以及工業相機圖像光軸中心坐標差，隨后將其轉化為現實坐標，對其中的橫軸和縱軸同步帶運行位置進行統一調節，進一步促進工業相機轉移，確保電視背板能夠拍出拍攝圖像的中心位置，即保證智能化抓取機器能夠正好對應背板的抓取位置[2]。

3 ? ?控制策略研究

智能化抓取機器相關控制系統主要可以劃分為兩個部分：（1）智能化抓取機器運動控制。（2）智能化抓取機器直角坐標三軸運動控制。進一步聯系實際抓取運行需求以及控制過程要求，此次智能化抓取機器的實驗控制系統可以選擇可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），對機器人以及機械手進行同步控制。PLC控制設備能夠自動接收相機設備發送過來的圖像信息，隨后結合先進的數據技術對圖像進行集中處理，提取輸出信號，最后把提取出來的信號輸入控制系統以及各個伺服驅動裝置內部，順利實現物體的抓取放置。

智能化抓取機器抓取的控制模塊主要由三軸伺服驅動、平移裝置控制設備、PLC控制裝置、圖像模板識別以及工業相機圖像采集等部分構成。針對工業相機所拍攝到的物體圖像實施準確識別，并和標準模板設置模式進行分析比較，檢測電視背板品質，確保電視背板當下型號信息能夠有效傳輸至總控制設備當中。同時在物體模板圖像內進行全面采集，提取被抓取物體的位置參數信息，并將其轉移到智能化抓取機器的控制系統內，控制系統能夠帶動電機運行轉動，促進機械手實現精準的自動化運行，把不同伺服裝置中的編碼器參數值當成信息反饋，從而形成一種閉環控制模式，提升機器人的整體運行精度。

以視覺為基礎的控制，參考控制系統構成，可以細分為位置和圖像為基礎的視覺伺服。視覺伺服控制系統設計如下：把相機提取的物體圖像坐標傳輸至智能化抓取機器控制系統內，進一步轉變智能化抓取機器運行姿態。隨后利用智能化抓取機器相關的絕對坐標系，將接收的2D坐標變成現實的3D坐標，從而促進智能化抓取機器實現自適應抓取，即將抓取位置信號以及圖像處理信號傳輸至控制設備內，某些參數直接轉化成直角坐標。該種方式無需針對智能化抓取機器進行精確數字建模，只要結合機器視覺系統便可以自動提取物體圖像信息，隨后聯系要素所處位置獲得控制參數。智能化抓取機器實施抓取的活動時，會通過電機控制裝置，把PLC傳播出來的數字信號轉變為驅動器運行中的脈沖信號。

4 ? ?結語

隨著時代的發展，智能化機器人在相關行業領域中的應用次數逐漸增加，應用范圍也相繼擴大，通過對抓取控制系統進行深入研究，能夠有效提高智能機器人的運動準確率，提升抓取機器人的運行效能，降低圖像處理誤差，提升整體工作效率。

[參考文獻]

[1]陳姚節，郭同歡.基于時空域數據融合的Kinect深度圖像修復算法[J].科學技術與工程，2019（30）：215-220.

[2]朱嘉琦，韓哈斯敖其爾.在軌組裝機器人抓取機構設計與控制系統研究[J].機械傳動，2019（2）：79-84.