1. 簡介

隨著工業(yè)的發(fā)展，在生產(chǎn)中對自動化的要求越來越高，視覺技術(shù)已被廣泛引入機器人行業(yè)，具備視覺的機器人能更快、更準(zhǔn)、更靈活地完成定位抓取、對位組裝等。基于圖像分析的視覺技術(shù)在機器人引導(dǎo)相關(guān)應(yīng)用中的主要作用是精確獲取對象物（待抓取

物體）和目標(biāo)物（待組裝物體）的坐標(biāo)位置和角度，并將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為(工業(yè)機械臂)機器人能識別的機器人坐標(biāo)，指導(dǎo)(機器人進行糾偏和組裝。因此，手眼標(biāo)定和定位引導(dǎo)是機器視覺在機器人引導(dǎo)中應(yīng)用的的核心

1.1 手眼標(biāo)定原理

原理：所謂手眼標(biāo)定，即將手（機械手）和眼（攝像機）的坐標(biāo)系統(tǒng)一起來，解決相機與機械手之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，讓機械手能精確抓取到攝像機定位的目標(biāo)。

1.2 CS 機器人搭配視覺工作流程

CS 機器人搭配 2D 視覺，常用于偏移取料。常見流程：來料位置不固定，視覺在固定高位對產(chǎn)品拍照，算出產(chǎn)品位置后把數(shù)據(jù)發(fā)給機器人，機器人走到對應(yīng)取料位夾取產(chǎn)品后再去放料。如 果沒有視覺，也可以用電腦網(wǎng)口調(diào)試助手和電腦虛擬機搭配測試，模擬視覺，用網(wǎng)口助手發(fā)對應(yīng)偏移數(shù)據(jù)給到機器人運動。

1.3 運行前準(zhǔn)備

1.3.1 檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通

插好網(wǎng)線，將機器人 IP 和視覺 IP 設(shè)置成同網(wǎng)段(前三位相同，后一位不同)，然后在視覺電腦終端 ping 機器人 IP，看是否能 ping 通，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)有連通。

1.3.2 示教機器人的工具 TCP 和用戶坐標(biāo)系

確認(rèn)機器人的工具 TCP，可以用四點法把 TCP 點做到吸盤/夾爪中點，也可以不做，默認(rèn)在法蘭中心，在做旋轉(zhuǎn)中心標(biāo)定時用這個工具 TCP。

確認(rèn)機器人的坐標(biāo)系，可以利用基座坐標(biāo)系，也可以先新建用戶坐標(biāo)系，然后標(biāo)定時使

用對應(yīng)的用戶坐標(biāo)系

注：1.機器人采用的單位是 m 和弧度制，相機發(fā)送過來的一般是 mm 和角度制，需要在機器人端或在相機端轉(zhuǎn)換。

2.TCP/IP 通訊需要使用 FB2 口，需在網(wǎng)絡(luò)里配置 FB2 網(wǎng)口 IP 地址

1.3.3 9 點標(biāo)定方向+3 點標(biāo)定旋轉(zhuǎn) TCP 點

    本案例采用 9 點標(biāo)定視覺方向與機器人基座標(biāo)系 X/Y /Z 方向一致，每次移動 合適距離。

采用 3 點標(biāo)定視覺旋轉(zhuǎn)中心與機器人工具 TCP 相同。如圖

2. 案例分享

2.1 案例簡介

機器人到固定位置取料，然后去拍照，獲取偏差值或者絕對值，以此來調(diào)整放料位置

PLC+2D 相機+CS 機器人

PLC 與機器人通訊協(xié)議：profinet，機器人做從站（CS-profinet 本文配置流程不再詳細(xì)介紹）

相機和機器人通訊協(xié)議：TCP/IP，機器人做客戶端

2.2 IO 定義

根據(jù)項目需求定義 IO 表

2.3 機器人配置

2.3.1 機器人基本配置

1.安裝方式（默認(rèn)正裝）

2.負(fù)載設(shè)置（設(shè)置負(fù)載和重心，如設(shè)置不正確，會影響拖動效果和碰撞靈敏度）

3.根據(jù)需求看是否需要設(shè)置工具坐標(biāo) 3.根據(jù)需求看是否需要設(shè)置用戶坐標(biāo)

4. FB2 網(wǎng)口 IP 要和相機工控機 IP 設(shè)置同一網(wǎng)段

5. 安裝需要的插件：寄存器監(jiān)視插件

（使用到的寄存器都需要重命名，方便在程序中使用，特別是整數(shù)寄存器和浮點寄存器，否則

程序中無法選擇該信號）

（注意：CS 機器人 PN 名稱，無法由 PLC 分配，只可機器人配置內(nèi)更改）

2.3.3 安全原點輸出

可配置輸出主要配置安全原點信號，即機器人在 Home 位自動輸出一個信號

安全原點信號配置步驟：

1.設(shè)置原點

2.設(shè)置安全原點 

3. 安全 IO 配置

3.1 首先【配置】【通用】里面找到【原點】 置一個機器人原點，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行設(shè)置，后期修改原點也可直接編輯位置。

3.2 設(shè)置安全原點

然后再進入【配置】【安全】【安全原點】 輸入之前設(shè)置好的安全密碼， 然后參考原點選擇剛剛設(shè)置的原點，點擊應(yīng)用，安全原點就配置好了

3.3 原點信號輸出 

最后在【配置】【安全】【安全 IO】中選擇可配置輸出 IO，選擇其中一組信號，然后配置成需要的安全原點信號，這樣就可以機器人處于原點位置時，可以在可配置 IO 輸出的端口讀到輸出信號。

注意：設(shè)置完安全原點后，如果更新了原點位置，安全原點信號是沒法在新的原點位置輸出

的，需按上面步驟，把第二步重新進行更新一次原點，這樣就可以輸出新的原點信號給外部設(shè)

備了。

可以通過 profinet 通信協(xié)議讀取安全原點，也可以通過已配置好的可配置輸出信號。

2.3.4 主程序和釋放抱閘配置

在啟動選項卡配置開機自動加載任務(wù)文件，即主程序

自動釋放抱閘配置后，機器人收到這個上升沿信號后，會依次打開電源，釋放抱閘，若已經(jīng)打

開電源，會直接釋放抱閘

注：啟動任務(wù)數(shù)字輸入可不配置，這個信號只有開機后第一次啟動任務(wù)有效，如中途暫停或停止后信號無效

2.3.4 啟動信號配置

（需要安裝寄存器插件，向艾利特工程師獲取或者點擊可下載 RegisterMonitor-1.2.6.0.elico）

配置-通用-IO，這里主要重命名信號，如果不重新命名，在 IO 配置中無法選擇此信號

輸入信號：

輸出信號：如上圖

2.4 機器人接線

2.4.1 遠(yuǎn)程開關(guān)機

機器人開機步驟：1.控制柜電源打開

2.點擊示教器上的開機按鈕（可以通過接線實現(xiàn)，如下圖）

B2

2.4.2 急停接線

2.4.3 網(wǎng)絡(luò)連接 

2.4.4 遠(yuǎn)程模式

外部控制機器人啟動需要將機器人模式改為遠(yuǎn)程模式。

2.4.5 啟動時序

1.遠(yuǎn)程開機或者示教器點擊開機按鈕

2.PLC 給機器人發(fā)送自動釋放抱閘信號，等待機器人反饋抱閘已釋放信號

3.在機器人無急停無報錯信號情況下，給機器人一個啟動信號，等待機器人運行中信號反饋，如

果超過 2 秒，未收到機器人運行中信號，關(guān)閉啟動信號 0.5 秒，再次啟動，循環(huán)直到收到啟動信號 止如需要程序重新開始，則給機器人停止信號，機器人反饋停止中，關(guān)閉停止信號，再給機器

人啟動信號，機器人反饋運行中，再關(guān)閉啟動信號

4. 如需暫停任務(wù)，可配置暫停信號。

3.相機標(biāo)定

機器人要與相機進行 9 點標(biāo)定或 3 點旋轉(zhuǎn)。若創(chuàng)建了坐標(biāo)系，則給相機的點位要在創(chuàng)建的坐標(biāo)

系下的點位

9 點標(biāo)定是為了建立相機坐標(biāo)系和機器人坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系

3 點旋轉(zhuǎn)是為了旋轉(zhuǎn)中心與機器人工具 TCP 一致

標(biāo)定按照下圖順序進行，即機器人依次到達 12 個點位，并把這 12 個點位坐標(biāo)給到相機不同廠家的相機 9 點標(biāo)定的順序可能不同，可按情況進行調(diào)整

3.1 標(biāo)定程序

定義和 PLC 通信的兩個整形寄存器：

輸入：標(biāo)定位置編號

輸出：反饋位置編號

PLC 通過標(biāo)定位置編號賦值，讓機器人執(zhí)行對應(yīng)標(biāo)定位置，機器人到達位置后，并反饋位置標(biāo)

號，反饋正確，讓相機記錄相關(guān)信息，此時可以執(zhí)行標(biāo)定。

注意：可以自定義 X 方向偏移距離（doffsetX),Y 方向偏移距離（doffsetY)和旋轉(zhuǎn)角度

（doffsetT),doffsetX 和 doffsetY 單位是米, CamNum 是相機標(biāo)定位置編號，可以利用 PLC 往里面?zhèn)鬟f參數(shù)，可以實現(xiàn)根據(jù)相機的需要自動標(biāo)定，

4.機器人程序

4.1 機器人動作流程

機器人搭配視覺的動作流程如下圖 ：

4.2 機器人收相對坐標(biāo) 

機器人收到視覺發(fā)送過來的坐標(biāo)是相對值，也就是相對取料基準(zhǔn)位的偏移，機器人在取料 

基準(zhǔn)位上加上視覺發(fā)過來的偏移量(dx,dy,rz)，到達糾偏后的取料位。程序如下圖 。 

網(wǎng)口通訊程序 socket_tcpip.script 如下圖 ： 

接收視覺坐標(biāo)腳本程序 receive.script 如下圖 6。視覺發(fā)過來的數(shù)據(jù)按照："OK,1,2,3#"格式，第 1 位數(shù)代表標(biāo)志符，拍照成功發(fā)送"OK",拍照失敗發(fā)送"NG"；第 2,3,4 位數(shù)分別是 X,Y,RZ 方向的偏移，數(shù)據(jù)用","隔開，末尾用"#"作為結(jié)束符。

4.3 機器人收絕對坐標(biāo) 

機器人收到視覺發(fā)送過來的坐標(biāo)是相對值，也就是相對取料基準(zhǔn)位的偏移，機器人在取料基準(zhǔn)位上加上視覺發(fā)過來的偏移量(dx,dy,rz)，到達糾偏后的取料位。程序如下圖 。

機器人接收數(shù)據(jù)腳本如下圖