基于嵌入式机器视觉的机器人码垛系统研究绪论

从18世纪西方国家第一次工业革命以来，人类社会在历经“蒸汽时代”、“电气时代”、“信息时代”三次工业革命后，全球化的进程不断加速，人类文明得到了空前的发展繁荣。信息革命方兴未艾，在德国2014年举办的汉诺威工业博览会上，工业4.0  (第四次工业革命)的概念又横空出世，装备制造业未来的发展方向将会朝着智能化、网络化、自动化领域纵深发展。而工业机器人作为先进装备制造业应用中的领头羊，无疑在工业生产中具有十分重要的地位和价值。在《中国制造2025》规划中，有包括机器人在内的10大领域备受瞩目。尤其是最近，东莞无人工厂的投建，更加推动了国内机器人的建设发展。近年来，国内的机器人需求增长迅速，每年增速都在40%以上。其中工业机器人应用广泛，己经在码垛、焊接、喷涂、测量等领域大显身手。随着我国经济的不断发展，人工成本上升、毛利率下降、工业附加值不高、环境制约严重等问题日益突出，工业机器人的研究与应用正是国内机器人产业函需破解的难题。机器视觉技术是机器人系统中的重要组成部分，具有非接触测量、可靠性高、柔性好等特点。广义上的机器视觉指的是机器来代替人的眼睛，实现视觉功能，在无损检测、号牌识别、报警安防、航天军工等领域己经有着广泛的应用。

同时，基于DSP的嵌入式系统由于具有体积小、开发成本低、运行稳定、实时性好等优点，能够满足工业生产各领域中的特殊需求，并且得到了越来越广泛的应用。基于以上分析，本文将机器视觉与嵌入式系统结合起来，综合二者优势，为码垛机器人系统提供可靠性高、实时性好的嵌入式机器视觉系统。

在工业机器人的领域中，码垛机器人具有十分重要的应用。它的出现将人类从工业生产中的重复单调的作业中解放出来，形成了智能的机械流水线作业。码垛机器人是用在工业生产过程中执行大批量工件、包装件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一类工业机器人，是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学等学科于一体的高新机电产品。码垛机器人在解决工业生产作业中出现的劳动力成本高、生产效率低下、资源利用率不高、生产环境恶劣等问题具有天然的优势。在以往的生产实际中，示教或者离线编程的码垛机器人应用较多，这就对作业对象的具体位置和码垛机器人的动作路径有着严格的设定和要求。然而工业现场的环境并非一成不变，当外部条件变化时，就会增加离线或者示教编程的工作。而机器视觉技术则能很好的避免这个问题，它具有非接触性、高智能等优势，己经越来越广泛的应用到机器人系统中。码垛机器人要在生产线中对工件进行抓取和码垛，一个最基本的问题就是确定自身及周边环境，利用视觉算法对三维景物进行描述和识别。首先要进行相机标定，确定各个模块之间的相互位置关系，然后由工业相机对工件进行图像采集，接着由软件对采集到的数字图像进行分析处理，利用工件的几何特征对其识别分类，然后通过计算出的质心坐标进行定位，由机器人对工件进行抓取、码垛等工作。