LabVIEW開發(fā)圖像采集和基于顏色的隔離

在當(dāng)今的工業(yè)和工廠中，準(zhǔn)確性和精度是決定特定行業(yè)生產(chǎn)力的兩個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)。為了優(yōu)化生產(chǎn)力，各行各業(yè)正在從手動(dòng)操作轉(zhuǎn)向自動(dòng)操作和控制。機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)過程中的出現(xiàn)為人類提供了機(jī)械輔助。機(jī)器視覺在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用使機(jī)器具有更好的工藝精度和詳細(xì)的工藝檢查。本文涉及使用使用機(jī)器視覺的氣動(dòng)機(jī)器人手動(dòng)系統(tǒng)分揀具有不同顏色的小工件的工業(yè)應(yīng)用。該項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，可以幫助需要將不同顏色的藥品分類到各自包裝和不同包裝行業(yè)的制藥公司。所提出的分選過程基于涉及圖像采集的機(jī)器視覺，其算法是在NI軟件LabVIEW上設(shè)計(jì)的。需要分揀的工件放置在滑桿上，滑桿從那里滑到配備傳感器的平臺(tái)，該傳感器確定是否存在要分揀的工件。因此，旨在使系統(tǒng)自主，消除完成的額外工作。系統(tǒng)首先檢測(cè)工件的存在，然后連接到夾持器的網(wǎng)絡(luò)攝像頭獲取工件的實(shí)時(shí)圖像并處理圖像。最后，機(jī)械臂根據(jù)LabVIEW中設(shè)計(jì)的算法檢測(cè)的顏色進(jìn)行“拾放和放置”操作。

FESTO氣動(dòng)搬運(yùn)站是一臺(tái)配備柔性兩軸搬運(yùn)裝置的機(jī)器。處理裝置的一個(gè)臂負(fù)責(zé)水平方向的運(yùn)動(dòng)，并具有氣動(dòng)線性軸，具有靈活的終端位置調(diào)整，另一個(gè)臂負(fù)責(zé)垂直方向的運(yùn)動(dòng)。

負(fù)責(zé)垂直運(yùn)動(dòng)的臂在自由端連接了一個(gè)氣動(dòng)線性夾具。夾持器的工作原理是單作用氣缸。它有2個(gè)工作職位;一個(gè)是夾持器打開，第二個(gè)是閉合以夾持工件。外部攝像頭連接到處理設(shè)備的臂上，可在垂直方向上提供提升。相機(jī)負(fù)責(zé)工件的實(shí)時(shí)圖像采集，以檢測(cè)其顏色以進(jìn)行偏析，并且可以將工件放置在各自的滑塊上。

數(shù)據(jù)采集是指測(cè)量物理現(xiàn)象，如壓力、電壓等。用電腦。數(shù)據(jù)采集（DAQ）系統(tǒng)是硬件和軟件的集合，在工業(yè)中用于測(cè)量或控制現(xiàn)實(shí)世界中機(jī)器/設(shè)備的物理特性和過程參數(shù)。

為了將LabVIEW與氣動(dòng)處理站連接，使用信號(hào)調(diào)理器對(duì)氣動(dòng)處理站中的傳感器產(chǎn)生的反饋產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。然后，調(diào)理后的模擬信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的內(nèi)置ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。該設(shè)備用于測(cè)量轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，以表示集成在機(jī)器中的傳感器的狀態(tài)變化。??

計(jì)算機(jī)上的LabVIEW軟件從NIDAQ9425讀取數(shù)據(jù)，分析傳感器的狀態(tài)，負(fù)責(zé)控制機(jī)器的虛擬儀器采取必要的措施。數(shù)字輸出由計(jì)算機(jī)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備也負(fù)責(zé)其調(diào)節(jié)并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，由機(jī)器處理。NIDAQ9472用于數(shù)字輸出。

氣動(dòng)搬運(yùn)站的機(jī)械臂與LabVIEW軟件連接。一旦工件被放置在支架上，平臺(tái)中內(nèi)置的光學(xué)漫射傳感器就會(huì)改變其狀態(tài)（True），并將其傳輸?shù)桨惭b在計(jì)算機(jī)中的LabVIEW軟件。傳感器邏輯狀態(tài)的傳輸是在DAQ9425的幫助下完成的。為控制機(jī)器而創(chuàng)建的虛擬儀器啟動(dòng)手臂在平臺(tái)方向上的運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)到指定位置后，當(dāng)相應(yīng)傳感器的值因物體的存在而改變時(shí)，夾持器會(huì)進(jìn)行垂直位移。當(dāng)工件被夾住時(shí)，連接到夾具上的相機(jī)開始工作，以進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集。

該系統(tǒng)由具有兩軸搬運(yùn)裝置的氣動(dòng)控制機(jī)器人搬運(yùn)站組成。需要分揀的工件放置在滑桿上，滑桿從那里滑到裝有傳感器的平臺(tái)，該傳感器確定是否存在要分揀的工件。抓取系統(tǒng)在氣動(dòng)夾持器的幫助下拾取工件。處理站由PicAlfa模塊組成526215配備三個(gè)終端位置傳感器，因此我們可以隔離三個(gè)不同顏色的工件。

在夾具上附有網(wǎng)絡(luò)攝像頭，有助于捕獲不同顏色工件的圖像。為了處理工作站與計(jì)算機(jī)接口，為了使用實(shí)驗(yàn)室視圖程序?qū)ζ溥M(jìn)行控制，所提出的系統(tǒng)使用兩個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，即DAQ9425（數(shù)字輸入）和DAQ9472（數(shù)字輸出）。

通過數(shù)據(jù)采集（DAQ），我們正在用計(jì)算機(jī)測(cè)量電氣或物理現(xiàn)象，例如電壓，電流。NI9472是一款8通道、100μs源數(shù)輸出模塊。每個(gè)通道兼容性為6V至30V信號(hào)，輸出通道和背板之間具有2，300Vrms瞬態(tài)過壓保護(hù)。每個(gè)通道還有一個(gè)LED，用于指示該通道的狀態(tài)。類似地，NI9425是一款32通道、7μs灌入數(shù)字輸入C系列模塊。每個(gè)通道兼容24V電平，并具有從通道到接地的1，000Vrms瞬態(tài)過壓保護(hù)。

該系統(tǒng)使用實(shí)驗(yàn)室視圖中設(shè)計(jì)的圖像采集算法來分離不同顏色的工件。網(wǎng)絡(luò)攝像頭感知到的工件的顏色由工件反射的光的波長決定。因此，在本文中，使用IMAQ視覺工具箱創(chuàng)建了一個(gè)子VI，該工具箱以更高的效率提供了一套完整的數(shù)字圖像處理和采集功能。

隨著機(jī)器視覺與機(jī)器人搬運(yùn)站的進(jìn)一步集成，提高了拾取和放置機(jī)構(gòu)的效率，并使系統(tǒng)更加自主。機(jī)器視覺算法還使用NILabVIEW軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并成功與拾放算法集成，將該算法用作主程序的子VI，使整個(gè)過程按順序進(jìn)行。因此，這兩種算法都已成功實(shí)現(xiàn)。每個(gè)拾取和放置操作周期平均需要4秒的時(shí)間。

使用氣動(dòng)搬運(yùn)站和LabVIEW成功實(shí)現(xiàn)了工件的圖像采集和基于顏色的分離。外部USB攝像頭已用于工件的圖像采集和顏色檢測(cè)。該機(jī)器已與LabVIEW軟件連接。

該項(xiàng)目在化學(xué)和制藥行業(yè)等各個(gè)工業(yè)部門都有應(yīng)用，在這些行業(yè)中，產(chǎn)品的顏色是確定其是否經(jīng)過正確加工技術(shù)或有缺陷并需要從最終批次中移除以供應(yīng)市場(chǎng)的重要參數(shù)。

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