中職組“工業(yè)機器人技術應用”賽項芯片的識別
——以OMRON 視覺為例

黃嚇珠

（福建工業(yè)學校， 福建 福州 350000）

引言

“工業(yè)機器人應用技術”賽項（中職組）的競賽平臺采用的是華航唯實生產的“CHL-DS-01”異形插件工作站，該工作站是以工業(yè)機器人為核心單元，融合了可編程邏輯控制器（PLC）、工業(yè)視覺檢測、人機交互終端（HMI）等先進應用技術，以異形芯片插件工藝過程為最主要的工作任務，這個工作任務也是3C 行業(yè)最主要的任務。用各種不同形狀的零件代表不同類型的芯片，用不同顏色代表了芯片質量，如圖1 所示。該賽項工作站的工業(yè)視覺采用的是歐姆龍視覺系統(tǒng)，該視覺系統(tǒng)的主要任務是是將檢測芯片的形狀和顏色的檢測結果發(fā)送給機器人，機器人根據(jù)不同的形狀和顏色進行分揀、裝配處理[1]。

1 歐姆龍視覺系統(tǒng)簡介

機器視覺是用相機鏡頭來代替人眼做測量和判斷，結合圖鐔處理技術實現(xiàn)檢測，形成的一門新學科。機器視覺系統(tǒng)由圖像采集、圖像處理與結果輸出三個主要環(huán)節(jié)組成，主要實現(xiàn)四大功能,包括識別、檢測、測量與定位。一個機器視覺系統(tǒng)就是一個能自動獲取一副或多幅目標物體圖像，對所獲取圖像的各種特征量進行處理、分析和測量，并對測量做出定性分析和定量解釋，從而得到有關目標物體的某種認識并作出相應決策的系統(tǒng)。歐姆龍視覺具有以下特點：逼真色彩合成技術。憑借逼真色彩合成技術，識別能力比單色方式提高了大約65 000 倍；高動態(tài)范圍圖像處理技術。高動態(tài)范圍圖像處理技術，明暗拍攝領域比過去擴大了5 000 倍[2]。

視覺檢測原理有以下幾點：

1）被檢測的零件通過CCD 相機轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)。

2）圖像處理系統(tǒng)將圖像的各種信息轉變成數(shù)字信號。

3）圖像處理系統(tǒng)對這些數(shù)字信號進行各種運算來抽取目標的特征，如：位置、長度、面積等。

4）圖像處理系統(tǒng)再根據(jù)預設的允許度和其它條件輸出結果。

5）上位機如機器人或PLC 實時獲得檢測結果后，指揮系統(tǒng)執(zhí)行相應的控制動作，如定位和分選。

2 歐姆龍視覺與機器人通訊

歐姆龍視覺系統(tǒng)與外部通訊一般包含并行IO 通訊、串行通訊。并行IO 通訊是利用多個實際接點的ON/OFF 信號組合，可在視覺傳感器和機器人IO 之間交換數(shù)據(jù)。串行通訊是無協(xié)議通訊，不使用特定的協(xié)議，向視覺傳感器發(fā)送命令幀，然后從傳感器控制器接收響應幀。通過收發(fā)ASCII 格式或二進制格式的數(shù)據(jù)，在PLC、機器人等外部裝置與傳感器控制器之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換?！癈HL-DS-01”異形插件工作站提供了兩種通訊方式，隨著比賽任務越來越復雜，并行通訊很難滿足要求，本門著重介紹歐姆龍視覺與機器人采用以太網連接通訊的設置。

2.1 歐姆龍通訊模塊的軟件設置

1）在【菜單欄】的【工具】中的系統(tǒng)設置，選擇【啟動設定】。

2）選擇【通信模塊】，在串行（以太網）的下拉菜單中選擇【無協(xié)議（TCP）】，更改完成后點擊【保存】。

3）在【菜單欄】的【工具】中的系統(tǒng)設置，選擇【通信】，選擇以太網（無協(xié)議）。

4）按圖2 在右側框內設定正確的IP 地址與端口號。

5）設置完成后，單擊【適用】單擊【保存】，重啟系統(tǒng)查看。

2.2 ABB 機器人IP 地址設置

1）使用示教器，在控制面板里找到IP 設定選項。

2）在IP 設定里，為機器人添加一個地址為“192.168.100.105”的IP 地址,點擊【確定】（IP 地址的設定注意：視覺的IP 和機器人的IP 必須同一網段）。

3 芯片顏色和形狀的識別

如上頁圖1 所示，工業(yè)機器人技術應用賽項要識別的芯片形狀主要有CPU、集成電路、電容、三極管。每種芯片要識別的顏色有兩種，CPU 有灰色和藍色，集成電路有灰色和紅色，電容有黃色和藍色，三極管有黃色和紅色。為了便于機器人程序的編寫，我們可以用兩位數(shù)字來表示芯片的顏色和形狀，以十位數(shù)表示芯片的形狀，以個位表示芯片的顏色，具體如表1所示。歐姆龍視覺通過以太網通訊發(fā)送給機器人的一般是字符形式，機器人接收到字符后通過字符轉換為數(shù)字的函數(shù)STRTOVAL()轉換為對應的數(shù)字。

表1 芯片狀態(tài)值表

3.1 歐姆龍視覺系統(tǒng)芯片識別的設置

歐姆龍視覺系統(tǒng)如何將檢測的芯片形狀和顏色以表1 的字符形式發(fā)送給機器人，主要有以下幾個步驟。

3.1.1 流程編輯

點擊【流程編輯】按鈕，如圖所示進入流程編輯界面。添加四個形狀搜索Ⅲ、兩個標簽,分別登入CPU、集成電路、三極管、電容、灰色標簽、黃色標簽。

3.1.2 處理單元宏

接著在流程編輯中添加“處理單元宏”，點擊“處理單元宏“，進入到到“參照變數(shù)”這一項，追加如圖3所示“參照變數(shù)”。

3.1.3 宏程序的編寫

根據(jù)處理單元宏的“參照設置”，

X1@=1，表示形狀為CPU

X2@=1，表示形狀為集成電路

X3@=1，表示形狀為電容

X4@=1，表示形狀為三極管

BS@=1，表示顏色為灰色

HS@=1，表示顏色為黃色

表2 芯片識別宏程序表述

歐姆龍宏程序編寫如下

3.1.4 輸出格式設置

在串行數(shù)據(jù)輸出項目中，【輸出格式】中，選擇【以太網】通訊方式，選擇【ASCII】為輸出形式，更改完成后，點擊【確定】，點擊【保存】。

3.2 機器人與視覺通訊程序

4 結語

中職組“工業(yè)機器人應用”賽項的最主要任務是芯片分揀，要進行芯處分揀，首先要檢測芯片的顏色和形狀，將檢測的結果，通過宏程序處理后的對應芯片賦予對應的數(shù)字以字符串的形式發(fā)送給機器人，機器人通過收到的字符串，直接得到對應芯片對應的芯片“數(shù)字”，簡化了機器人視覺程序的編寫，同時減少了視覺流程編輯的工序。