GB∕T 39005-2020 工业机器人视觉集成系统通用技术要求.pdf
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1、书 书 书犐 犆犛 犑 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?犌犅犜 ?犌犲 狀 犲 狉 犪 犾狋 犲 犮 犺 狀 犻 犮 犪 犾狉 犲 狇 狌 犻 狉 犲犿犲 狀 狋 狊狅 犳狏 犻 狊 犻 狅 狀犻 狀 狋 犲 犵 狉 犪 狋 犲 犱狊 狔 狊 狋 犲犿犳 狅 狉犻 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾狉 狅 犫 狅 狋 狊 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?目次前言范围规范性引用文件术语、定义和缩略语分类组成功能要求安装要求通信协议 附录(资料性附录)工业机器人视觉集成系统坐标系标定 附录(资料性附录)部件参数编码 犌犅犜 前言本标准按照
2、 给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会( )归口。本标准起草单位:深圳市大富科技股份有限公司、深圳市标准技术研究院、浙江瓿达机器人制造有限公司、配天机器人技术有限公司、博众精工科技股份有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、浙江明泉工业装备科技有限公司、广州数控设备有限公司、杭州海康威视数字技术股份有限公司、广州智能装备研究院有限公司、北京理工大学、重庆邮电大学、深圳市维图视技术有限公司、上海沃迪智能装备股份有限公司、深圳众为兴技术股份有限公司、深圳市巴伦技术股份有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、苏州市产品质量监督检验院、宁夏巨能
3、机器人股份有限公司、张家港清研再制造产业研究院有限公司、深圳市全球通检测服务有限公司、中国科学院自动化研究所、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、工业和信息化部计算机与微电子发展研究中心(中国软件评测中心) 、北京市商汤科技开发有限公司、浙江瓿达科技有限公司、深圳吉阳智能科技有限公司、深圳市杨森工业机器人股份有限公司、杭州海康机器人技术有限公司、华南理工大学、浙江今跃机械科技开发有限公司、深圳市山龙智控有限公司、南京汇川图像视觉技术有限公司、北京发那科机电有限公司、浙江国自机器人技术有限公司、深圳市机器人标准检测技术学会、深圳市宝安区机器人产业技术创新促进中心、广东省标准化研究院、中国电子学会。
4、本标准主要起草人:徐志根、杨舸、孙影、索利洋、陈良锋、王泽涵、于丽娜、尹作重、肖竞、茅立安、温尔文、王益群、张振华、李博、马宏宾、魏博、曾庆好、童上高、王亮、陈国芬、齐昊、吴清潇、杨夏喜、李志博、包胜超、胡杰、杨国栋、姜楠、李梦玮、蒋慧、罗云慎、阳如坤、杨国森、陈祖文、张铁、葛捷、曾雨权、董蓉、郭树伽、葛隽、魏相相、彭声亮、赵婧、高麟鹏。犌犅犜 工业机器人视觉集成系统通用技术要求范围本标准规定了工业机器人视觉集成系统的术语和定义、分类、组成、功能、性能要求、安装要求、通信协议以及视频流协议。本标准适用于工业机器人视觉集成系统在引导、定位、检测、测量、识别中的应用。规范性引用文件下列文件对于本文
5、件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 外壳防护等级( 代码) 机械电气安全机械电气设备第部分:通用技术条件 工业环境用机器人安全要求第部分:机器人 机器人与机器人装备 词汇 工业机器人机械接口第部分:板类 工业机器人机械接口第部分:轴类 机器人与机器人装备坐标系和运动命名原则 基于 协议的工业自动化网络规范第部分: 应用协议 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型: 规范第部分:应用层协议规范 工业控制计算机系统功能模块模板第部分:数字量输入输出通道模板通用技术条件 机器人通信总线
6、协议 工业以太网现场总线 第部分:应用层协议规范 电线电缆机械和理化性能试验方法第部分:弯曲试验 工业机器人产品验收实施规范 用户数据报文协议( ) 传输控制协议( ) 采用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口( ) 用于平衡(差分)数字多点(连接)系统的生成器和接收器的电气特性( )犌犅犜 术语、定义和缩略语 术语和定义 和 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 视觉单元狏 犻 狊 犻 狅 狀狌 狀 犻 狋用于采集目标环境的图像,并对之分析处理以获取目标物相关信息(如几何参数、位置姿态、表面形态及对象质量等)的软硬件系统。 主控单元犿犪 犻 狀犮 狅 狀 狋 狉 狅
7、 犾狌 狀 犻 狋通过执行用户编写的程序对与之相连接的工业设备进行控制的软硬件系统。注:如可编程逻辑控制器() 。 工业机器人视觉集成系统狏 犻 狊 犻 狅 狀犻 狀 狋 犲 犵 狉 犪 狋 犲 犱狊 狔 狊 狋 犲犿犳 狅 狉犻 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾狉 狅 犫 狅 狋 狊包含主控单元、工业机器人和视觉单元,或实现相同功能的设备组合。注:如工业机器人与视觉单元组成的系统。 世界坐标系狑狅 狉 犾 犱犮 狅 狅 狉 犱 犻 狀 犪 狋 犲狊 狔 狊 狋 犲犿工业机器人视觉集成系统中作为基准的参照坐标系。注:通常可选取绝对坐标系作为世界坐标系。 视觉单元坐标系狏 犻 狊 犻 狅 狀狌
8、 狀 犻 狋犮 狅 狅 狉 犱 犻 狀 犪 狋 犲狊 狔 狊 狋 犲犿相机坐标系和图像坐标系的总称。 相机坐标系犮 犪犿犲 狉 犪犮 狅 狅 狉 犱 犻 狀 犪 狋 犲狊 狔 狊 狋 犲犿以相机为参照的坐标系。 图像坐标系犻 犿犪 犵 犲犮 狅 狅 狉 犱 犻 狀 犪 狋 犲狊 狔 狊 狋 犲犿以图像为参照的坐标系。 工件坐标系狑狅 狉 犽 狆 犻 犲 犮 犲犮 狅 狅 狉 犱 犻 狀 犪 狋 犲狊 狔 狊 狋 犲犿以目标工件为参照的坐标系。 视觉传感器狏 犻 狊 犻 狅 狀狊 犲 狀 狊 狅 狉获取目标图像信息的装置。 硬触发犺 犪 狉 犱狋 狉 犻 犵 犵 犲 狉采用硬件信号来触发视觉传感
9、器获取图像的方式。 软触发狊 狅 犳 狋狋 狉 犻 犵 犵 犲 狉采用软件信号来触发视觉传感器获取图像的方式。犌犅犜 缩略语下列缩略语适用于本文件。:控制器局域网络( ) :开关量输入和开关量输出( ) :以太网控制自动化技术( ) :千兆以太网( ) :身份识别文件( ):输入和输出( ) :联合图像专家组( ):光学字符识别( ) :便携式网络图形( ) :程序总线网络( ):传输控制协议( ) :传输控制协议和互联协议( ):用户数据报协议( ):通用串行总线( )分类 按照功能应用工业机器人视觉集成系统按功能应用分为:)引导系统;)定位系统;)测量系统;)检测系统;)识别系统。 按目标
10、采集自由度工业机器人视觉集成系统按目标采集自由度分为:)系统;)系统;)系统。 按安装方式工业机器人视觉集成系统按安装方式分为:)外置式系统(见图) ;)固定式系统(见图) ;)运动式系统(见图) 。注:外置式系统通常也称为手眼式系统。犌犅犜 图外置式系统示意图图固定式系统示意图图运动式系统示意图犌犅犜 组成 组成概述工业机器人视觉集成系统由主控单元、工业机器人和视觉单元组成,主控单元、工业机器人和视觉单元可集成为一个软硬件平台。主控单元进行流程总控,工业机器人负责运动控制,视觉单元负责视觉信息处理,主控单元根据应用的实际情况和复杂程度可有如图所示几种形式:)主控单元、工业机器人和视觉单元相对
11、独立,工业机器人和视觉单元分别与主控单元进行交互,如图中的()所示;)工业机器人同时作为主控单元,如图中的()所示。图工业机器人视觉集成系统组成 主控单元主控单元应提供与视觉单元、工业机器人以及外部系统之间进行信息传递的通信接口,以及用户进行操控的人机接口。 工业机器人工业机器人应提供与主控单元和视觉单元之间进行信息传递的通信接口,以及用户进行操控的人机接口。 视觉单元视觉单元应提供与主控单元和工业机器人之间进行信息传递的通信接口,以及用户进行流程定制、参数修改、二次开发等功能的可编程接口。功能 工业机器人工业机器人应具备接收和执行主控单元或者视觉单元指令、向主控单元或者视觉单元发送数据和请求
12、等功能。根据不同的应用场景,工业机器人视觉集成系统宜具有以下特定的应用功能:)对于运动物体的识别以及拾取,系统应具备同步跟踪功能;犌犅犜 )在连续轨迹加工应用中,系统应具备实时轨迹跟踪功能。 视觉单元 图像数据获取功能视觉传感器应支持硬触发、软触发(含连续触发)的图像获取方式。 数据处理功能视觉单元应能对获取的图像数据进行处理,可包括但不限于以下单项或者多项功能:)图像预处理:包括滤波、二值化、形态学操作等;)特征识别与拟合:能够查找直线、圆、圆弧等;)斑点功能:能够查找与背景区分明显的斑点;)模式匹配:在图像中查找与模型相似的图形;)光学字符识别:在图像中识别字符;) 识别:在图像中识别一维
13、码和二维码;)识别与定位功能:包括对物体进行识别、定位以获得物体的位置(犡,犢,犣)和姿态(犃,犅,犆) ;)测量功能:包括测量两点距离、点面距离、平面度、圆直径、圆间距、圆柱面直径等;)颜色识别:通过对颜色进行分割,识别不同颜色的物体;)工业表面质量:能够查找裂缝、凸起以及不平整等质量问题。 状态输出功能视觉单元应可通过通信接口() , , , 等输出如下状态信息:)系统是否就绪;)拍照输出信号:视觉单元在完成图像获取时输出状态变化;)出错指示:当视觉单元出现影响正常运行的异常时输出告警状态指示。 数据输出功能视觉单元应提供数据输出功能。输出的数据包含如下信息:)直线信息,包括直线上两个点的
14、坐标;)圆信息,包括圆心坐标、半径;)圆弧信息,包括圆环圆心坐标、半径、圆弧上起点坐标、圆弧终点坐标;)斑点信息,包括斑点质心坐标、斑点面积、斑点方向、斑点周长;)模式识别信息,包括模式坐标、模式角度;)识别信息,包括识别字符串、识别字符串的中心位置、外接矩形;) 识别信息,包括识别字符串、识别字符串的中心位置、 的外接矩形;)物体位姿,包括位置(犡,犢,犣)和姿态(犃,犅,犆) ;)物体位姿,包括位置(犡,犢)和角度犃;)距离;)点坐标,包括位置(犡,犢,犣) 。特定视觉单元可以仅输出一种或者几种数据。 外部控制功能视觉单元应能够接受外部系统的控制命令来执行不同的操作,包括以下功能:犌犅犜
15、)暂停;)继续运行;)复位;)停止运行(急停) 。要求 光源的要求 光源的选择光源的选择应满足视觉单元的应用要求,使得目标物体特征与背景信息得到最佳分离。光源的外形至少能提供环形光、背光源、条形光、同轴光、线光、点光。 光源寿命要求光源指定测试点的温度和驱动电流都不大于最大壳温和驱动电流条件下,按光衰时,寿命不低于 ,按光衰时,寿命不低于 。 亮度流明一致性基准光照度的发光面积不低于总面积的 。 安装位置安装位置应满足视觉集成系统的打光需求。 照明强度照明强度应满足以下要求:)亮度足够系统需求成像的对比度,减少图像出现噪声的可能性;)亮度足够系统需求成像的景深;)光源强度应能保持稳定。 对比度
16、视觉单元应用的光源应使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度,从而易于区分成像特征,能够保证目标物的特征突出于其他背景。 工作连续性要求光源应持续使用,为保证视觉集成系统处理图像的准确性,光源应满足系统长时间连续工作成像的一致性要求。 型号参数光源型号参数应符合表的要求。犌犅犜 表犔犈犇光源型号参数表代码颜色波长色温推荐应用场景红 孔定位、线路板检测、透光膜厚度检测等绿 钣金、车加工等蓝 钣金、车加工、金属印刷版等白 ; ; 适用性广,适合采集彩色图像 红外 屏检测等紫外 检测、布料缺陷检测、益胶检测等 镜头供应商应提供表所列举的基本参数及信息,并应在产品说明书中标注结构形
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- GBT 39005-2020 工业机器人视觉集成系统通用技术要求 GB 39005 2020 工业 机器人 视觉 集成 系统 通用 技术 要求
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