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智能机器人视觉传感器的技术和应用【详解】

发布时间:2024-03-31 15:19:15

  1. 机器人触觉传感器的分类及作用
  2. 什么是机器视觉?工作原理是什么
  3. 视觉传感器分类视觉传感器工作原理

一、机器人触觉传感器的分类及作用

随着智能化的程度提高,机器人传感器应用越来越多。智能机器人主要有交互机器人、传感机器人和自主机器人3种。从拟人功能出发,视觉、力觉、触觉最为重要,早已进入实用阶段,听觉也有较大进展,其它还有嗅觉、味觉、滑觉等,对应有多种传感器,所以机器人传感产业也形成了生产和科研力量。

内传感器

机器介机电一体化的产品,内传感器和电机、轴等机械部件或机械结构如手臂(arm)、手腕(wrist)等安装在一起,完成位置、速度、力度的测量,实现伺服控制。

位置(位移)传感器

直线移动传感器有电位计式传感器和可调变压器两种。角位移传感器有电位计式、可调变压器(旋转变压器)及光电编码器三种,其中光电编码器有增量式编 码器和绝对式编码器。增量式编码器一般用于零位不确定的位置伺服控制,绝对式编码器能够得到对应于编码器初始锁定位置的驱动轴瞬时角度值,当设备受到压力 时,只要读出每个关节编码器的读数,就能够对伺服控制的给定值进行调整,以防止机器人启动时产生过剧烈的运动。

速度和加速度传感器

速度传感器有测量平移和旋转运动速度两种,但大多数情况下,只限于测量旋转速度。利用位移的导数,特别是光电方法让光照射旋转圆盘,检测出旋转频率 和脉冲数目,以求出旋转角度, 及利用圆盘制成有缝隙,通过二个光电二极管辨别出角速度,即转速,这就是光电脉冲式转速传感器。此外还有测速发电机用于测速等。

力觉传感器

力觉传感器用于测量两物体之间作用力的三个分量和力矩的三个分量。机器人中理想的传感器是粘接在依从部件的半导体应力计。具体有金属电阻型力觉传感器、半导体型力觉传感器、其它磁性压力式和利用弦振动原理制作的力觉传感器。

由于机器人发展历史较长,近年来普遍采用以交流永磁电动机为主的交流伺服系统,对应位置、速度等传感器大量应用的是:各种类型的光电编码器、磁编码器和旋转变压器。

外传感器

以往一般工业机器人是没有外部感觉能力的,而新一代机器人如多关节机器人,特别是移动机器人、智能机器人则要求具有校正能力和反应环境变化的能力,外传感器就是实现这些能力的。

触觉传感器

微型开关是接触传感器最常用型式,另有隔离式双态接触传感器(即双稳态开关半导体电路)、单模拟量传感器、矩阵传感器(压电元件的矩阵传感器、人工皮肤——变电导聚合物、光反射触觉传感器等)。

应力传感器

如多关节机器人进行动作时需要知道实际存在的接触、接触点的位置(定位)、接触的特性即估计受到的力(表征)这三个条件,所以用上节已指出的应变 仪,结合具体应力检测的基本假设,如求出工作台面与物体间的作用力,具体有对环境装设传感器、对机器人腕部装设测试仪器用传动装置作为传感器等方法。

接近度传感器

由于机器人的运动速度提高及对物体装卸可能引起损坏等原因需要知道物体在机器人工作场地内存在位置的先验信息以及适当的轨迹规划,所以有必要应用测量接近度的遥感方法。接近传感器分为无源传感器和有源传感器,所以除自然信号源外,还可能需要人工信号的发送器和接收器。

超声波接近度传感器用于检测物体的存在和测量距离。它不能用于测量小于30~50cm的距离,而测距范围较大,它可用在移动机器人上,也可用于大型机器人的夹手上。还可做成超声导航系统。

声觉传感器

用于感受和解释在气体(非接触感受)、液体或固体(接触感受)中的声波。声波传感器复杂程度可以从简单的声波存在检测到复杂的声波频率分析, 直到对连续自然语言中单独语音和词汇的辨别。

接触式或非接触式温度传感器

近年在机器人中应用较广,除常用的热电阻(热敏电阻)、热电偶等外,热电电视摄像机测及感觉温度图像方面也取得进展。

滑觉传感器

用于检测物体的滑动。当要求机器人抓住特性未知的物体时,必须确定最适当的握力值,所以要求检测出握力不够时所产生的物体滑动信号。

目前有利用光学系统的滑觉传感器和利用晶体接收器的滑觉传感器,后者的检测灵敏度与滑动方向无关。

距离传感器

用于智能移动机器人的距离传感器有:激光测距仪(兼可测角)、声纳传感器等,近几年得到发展。

视觉传感器

这是应用很广泛的外传感器,有鉴于它的内容很丰富,而且机器视觉经常独立形成产品,与软件技术关系很密切。

二、什么是机器视觉?工作原理是什么

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支,是用机器模拟人的视觉功能,其工作原理是通过机器视觉产品(图像摄取装置,分cmos和ccd两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统进行各种运算处理来提取信息并加以理解,最终用于实际识别、检测、测量和控制。

三、视觉传感器分类视觉传感器工作原理

视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器,或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。下面小编为大家介绍视觉传感器分类及视觉传感器工作原理。

视觉传感器分类

1、电荷耦合器件,它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号。

2、互补性氧化金属半导体cmos,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在cmos上共存着带n和p级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。ccd型图像传感器噪声低,在很暗的环境条件下性能仍旧良好。cmos型图像传感器质量高,可用低压电源驱动且外围电路简单。

视觉传感器工作原理

视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计像素的能力,无论距离目标数米或数厘米远,传感器都能“看到”十分细腻的目标图像。在捕获图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较,以做出分析。例如,若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件,则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件,或者螺栓未对准的部件。此外,无论该机器部件位于视场中的哪个位置,无论该部件是否在360度范围内旋转,视觉传感器都能做出判断。

视觉传感器应用

1、针对不同的汽车组装厂当中,而视觉传感器在这个领域当中主要是负责检验由机器人进行操作的相关车门边框的胶珠是不是符合标准,有没有保持正确的宽度。

2、视觉传感器的应用还包括各类瓶装厂,而视觉传感器的存在可以帮助大家校验瓶盖的组装是不是达到了正确密封的标准。除此之外,还可以检查瓶内的装灌液位是不是符合标准。不仅如此,还能视觉传感器还能检查瓶子在封盖之前,是否有异物掉到了瓶内。

3、视觉传感器的应用领域还包括了各种普通的包装生产厂,在这类厂商当中视觉传感器可以检查相关的位置有没有贴上符合标准的包装标签等。

4、在各类药品包装生产线当中,视觉传感器可以检查阿司匹林药品的包装内是不是存在各种破损、缺失药片等情况。

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