一 任務描述：

在幾乎所有的現(xiàn)代化批量生產過程中精杜，產品包裝盒上所印文字鞠苟，符號，產品上的標簽等要印刷精美藕赞，無缺陷和錯誤。但實際生產中會出現(xiàn)一些問題卖局，如部分字符漏印斧蜕，部分字符不完整，不同字符間混亂砚偶，如5和6批销，6和9就容易印混。字符位置不對染坯，字符的字體不對或不一致等风钻。要解決上面的問題就必須選一優(yōu)秀的圖象處理系統(tǒng)顷蟀，對這些文字和符號進行100%的可靠的檢驗，才能保證100%的合格率缎选，達到真正的“零缺陷”展管。被檢驗識別的文字和符號可以由下面的方式產生：印刷，噴碼否胜，熱轉印和激光雕刻等瓣老。這更增加了檢驗識別的難度。

被檢驗的東西可以在傳送帶上單排排放忽愧，也可以是如圖1所示的并列排放崇已。機器人首先停止傳送帶，并把檢測頭移動到第一個產品上方脑苫，識別系統(tǒng)開始自動檢測識別第一個產品贱起。機器人再把檢測頭移動到第二個產品上方，接著識別系統(tǒng)開始自動檢測第二個產品舱踊，如此依次識別完該排最后一個產品迫扫。再起動傳送帶把第二排產品移到檢測系統(tǒng)正下方，并開始該行產品的自動檢驗識別膳膝。

二 系統(tǒng)組成

這里的任務是圖2產品的檢驗诬絮。該機器人是德國百格拉公司單軸機器人，由于負載小及移動速度不高陶贼，所用型號為LM-P404 R-AT5啤贩。有效行程按任務要求選為1500毫米。驅動電機是百格拉公司的步進電機VRDM3910LWB拜秧。機器人控制系統(tǒng)選用百格拉公司的專用工控機TLCC痹屹。TLCC通過CAN總線控制TLC611步進電機驅動器。圖像處理系統(tǒng)選用德國Vision Experts GmbH公司的檢測系統(tǒng) VE 4000 OCV/2枉氮。圖2是該系統(tǒng)在實際使用中的照片痢掠。下面較詳細介紹直角坐標機器人和檢測系統(tǒng)。

2.1 直角坐標機器人介紹

德國百格拉公司是世界上最著名的機器人供應商之一嘲恍，生產多種規(guī)格的直線運動單元/導軌足画、步進電機、交流伺服電機佃牛、直線電機和多軸數(shù)控系統(tǒng)淹辞。以此為基礎，在短時間內可提供各種規(guī)格的線性導軌俘侠、二維象缀、三維標準機器人及用戶專用機器人和生產線。這些機器人可以裝備焊槍钦将、通用手爪或專用工具促弯，完成焊接通冕、搬運、上下料诲厚、包裝创炉、碼垛、拆垛蔽曙、檢測尺那、探傷、分類家澈、裝配丹自、貼標、噴碼蚀比、打碼弹值、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導軌甩汞、驅動電機豫尽、減速機和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產，使得機器人整體性能更加優(yōu)異样悟。十多年來，出廠的機器人和生產線全部在正常工作庭猩。深受包裝機械窟她、印刷機械、機械電子蔼水、汽車震糖、食品、藥品和化妝品生產等行業(yè)的新老用戶厚愛趴腋。

百格拉公司的120多名專家及工程技術人員成功開發(fā)生產了各種規(guī)格的線性導軌吊说，并在此基礎上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機器人及生產線优炬。其中一個應用領域是檢測產品標簽等的質量缺欠颁井。

在直角坐標機器人中各個軸主要是做直線運動，而且運動方向通常是相互垂直的蠢护，所以叫直角坐標機器人雅宾。直角坐標機器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個運動軸恃姨，由一個直線運動單元組成擅锁。一臺噴涂用三維直角坐標機器人由三個直線運動單元組成，而一臺碼垛機器人根據應用要求通常由幾個一維宴今，二維和三維直角坐標機器人組合而成母谋。百格拉公司直角坐標機器人的主要技術數(shù)據是運動行程0到18米幽州；負載1~180公斤；重復定位精度0.05mm堰哗；每個軸運動速度最高可達5米/秒匙戚。

2.2 機器視覺系統(tǒng)

機器視覺就是使機器有人眼和大腦的部分功能，自動做如形狀測量飘具，印刷質量缺欠識別和產品外觀質量識別等工作猴试。機器視覺系統(tǒng)通常用在全自動化、高效高可靠性和非接觸地载易，大批量生產過程中的檢測識別工作粒惜。常見的視覺系統(tǒng)一般包括如下部分：光源，鏡頭颈墅，CCD攝相機蜡镶，圖像采集卡，圖像處理軟件恤筛，監(jiān)視器官还，通訊/輸入輸出單元等。也有許多智能攝相機自身已帶有鏡頭毒坛，CCD攝相機望伦，高速CPU，存儲器煎殷，常用圖像處理軟件屯伞，通訊口和/輸入輸出單元。CCD攝相機有彩色攝相機和黑白攝相機豪直，本文僅介紹CCD黑白攝相機劣摇。

首先CCD攝相機將被攝取目標轉換成灰度圖像信號，該信號先被放大弓乙，再數(shù)字化為數(shù)字圖像末融。數(shù)字圖像以二維矩陣存儲起來，如Vision Components GmbH公司智能攝像機VC2028的每一幅數(shù)字圖像都是640*480的二維矩陣暇韧。該矩陣的每一個元素叫像素粮郁，它的數(shù)值通常是0~255。像素的數(shù)值0~255對應目標的最暗和最亮處作两。圖像處理軟件就是根據圖像中像素分布和亮度變化等信息抽取圖像中目標的特征亮倍，如：面積、長度浴誉、數(shù)量纠惧、位置等， 然后與所存的模板進行比較匹配孝速，最后給出結果赛虽，如：尺寸拨蓖、角度、偏移量刺泌、個數(shù)照旺、合格/不合格、有/無等男枝。

2.2.1 系統(tǒng)硬件配置

本文CCD相機選用德國Vision Components GmbH公司智能攝像機VC2028酝浦。其配置如下：CCD芯片是Sony 1/2” 640*480點，每秒25楨圖像场刑，存儲器配置是16 MB SDRAM, 2 MB Flash Eprom, 8 bit overlay, CPU是TMS320C62XX般此，速度是1200MIPS （每秒1200百萬指令）。VC2028通過自帶RS232口 可以把位置數(shù)據傳給PC機牵现。VC2028還自帶4路數(shù)字輸入口和4路數(shù)字輸出口铐懊。根據視場范圍和高度選用對應的鏡頭。

2.2.2 識別系統(tǒng)的功能

檢測系統(tǒng)是德國Vision Experts GmbH公司的E 4000 OCV/2系統(tǒng)瞎疼，它由智能CCD攝像機VC2028和專利識別軟件組成科乎，可以檢測各種符號，如可以是印刷的符號贼急，噴碼符號茅茂，熱轉印，激光雕刻等太抓】障校可以100%保證發(fā)現(xiàn)所有下面的問題：整個漏印字符，部分漏印字符腻异，部分字符不完整进副，不同字符間混亂壳晨，如5和6; 6和9印混铣修，字符位置不對，字符的字體不對或不一致意宝。該系統(tǒng)可以識別多種符號杭喊，當圖像中要識別的符號與背景的對比度有些變化，如照明系統(tǒng)出現(xiàn)問題慎间，甚至圖像背景里有某種規(guī)則的紋理時烤恃，不會影響該系統(tǒng)的正常工作。該系統(tǒng)也非常靈活粗啼，可以是一分鐘僅檢測10個產品肴奠，一小時檢測10萬個產品≌焊牛可以同時檢測300個字符乡优，可以檢測同時含10種字體的符號集合羞媳。每小時可以檢測最多到10萬個產品。每個圖像可以400個符號秫辨，同時檢測10種不同字體的符號扼菠。被檢測物體可以被轉動，在運動中實時動態(tài)檢測坝咐，自動給出檢測數(shù)據循榆，有自檢和外部信號起動公司，檢測的符號可以縮小和放大墨坚，給出符號的位置數(shù)據秧饮。

對操作員不需要任何編程經驗，很復雜的檢測任務可以在幾分鐘內設置好框杜。操作員僅僅要用手動操作器定義要檢測區(qū)域窗口浦楣，用示教方法把要識別的所有符號告訴測試系統(tǒng)及通過操作菜單輸入幾個參數(shù)。操作員經過幾小時的培訓就可以完全掌握該系統(tǒng)咪辱。

三 結論：

本文主要介紹了德國百格拉公司的直角坐標機器人及德國Vision Experts GmbH公司的E4000 OCV/2檢測系統(tǒng)振劳。德國Vision Experts GmbH公司的E 4000 OCV/2檢測系統(tǒng)裝配在百格拉公司的單軸直角坐標機器人上，被許多用戶非常成功地用在文字符號檢驗上油狂。該系統(tǒng)運行非忱郑可靠，可以100%發(fā)現(xiàn)下面的問題：整個漏印字符专筷，部分漏印字符弱贼，部分字符不完整，不同字符間混亂槐骂，字符位置不對卓胶，字符的字體不對或不一致。該檢測系統(tǒng)在歐洲大量取代一美國同類系統(tǒng)肪躯，已成為歐美市場上最可靠的系統(tǒng)鄙划。

隨著大批量全自動化生產的迅猛發(fā)展及眾多產品需要在許多生產環(huán)節(jié)100%被檢測，此類直角坐標機器人和圖像處理系統(tǒng)將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/span>