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注塑机机械手视觉和力觉伺服控制

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注塑机机械手视觉和力觉伺服控制

许多年来,把外部传感器接入注塑机机械手,即基于传感器的机械手控制,一直是一个极其活跃的研究课题。一般来讲,传感器,特别是视觉传感器,在工业上的使用远远超过其他领域,利用它可以完成校准、定位、检查之类的工作。

尽管当前的工业机械手系统从外部传感器的反馈获得的支持非常有限,但是科研领域却取得了很多关于视觉传感器反馈的研究成果。摄像机及其他外部传感器作为反馈控制的使用,特别是视觉传感器的跟踪和反馈以及联合力觉/视觉的控制将给机械手带来革命性的进展。

在几乎所有的机械手基于视觉的控制中,为了获得系统参数的估计值,某些标定程序都是必不可少的。最常见的是摄像机的外部(位置)参数标定和摄像机的内部参数标定。

内部摄像机参数表征了摄像机的内部结构。除了摄像机的内部参数外,我们还必须建立传感器和驱动坐标之间的几何关系。当摄像机在机械手的末端执行器上时,机械手末端执行器和摄像机之间的相对位姿的推导参照机械手系统的手眼标定。找出传感器和执行机构坐标系之间的位置关系是视觉引导机械手研究中的常见问题,而且有许多不同的方法。

对于一个多摄像机系统,我们也需要知道各个传感器的相对位置。当摄像机固定在工作空间的某个位置,我们可以把标定物体固连在机械手末端执行器上。

根据视觉伺服的性质可知,它控制精度有限,很难控制与它相互作用的物体。在多个传感器融合的控制领域,视觉伺服和力觉控制相结合引起了众多学者的关注。在使用多个传感器融合上,最直观的方法是把摄像机的测量信息和力觉信息结合在一起,然而,由于力觉和视觉这两个传感器根本原理不相同,故他们测量的物理现象也相差很远,这使得联合二者的方法实践起来比较困难,还需要广大研究人员共同努力。

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