LabVIEW开发图像采集和基于颜色的隔离

在当今的工业和工厂中，准确性和精度是决定特定行业生产力的两个重要关键点。为了优化生产力，各行各业正在从手动操作转向自动操作和控制。机器人技术在工业过程中的出现为人类提供了机械辅助。机器视觉在工业机器人中的应用使机器具有更好的工艺精度和详细的工艺检查。本文涉及使用使用机器视觉的气动机器人手动系统分拣具有不同颜色的小工件的工业应用。该项目旨在实现工业应用，可以帮助需要将不同颜色的药品分类到各自包装和不同包装行业的制药公司。所提出的分选过程基于涉及图像采集的机器视觉，其算法是在NI软件LabVIEW上设计的。需要分拣的工件放置在滑杆上，滑杆从那里滑到配备传感器的平台，该传感器确定是否存在要分拣的工件。因此，旨在使系统自主，消除完成的额外工作。系统首先检测工件的存在，然后连接到夹持器的网络摄像头获取工件的实时图像并处理图像。最后，机械臂根据LabVIEW中设计的算法检测的颜色进行“拾放和放置”操作。

FESTO气动搬运站是一台配备柔性两轴搬运装置的机器。处理装置的一个臂负责水平方向的运动，并具有气动线性轴，具有灵活的终端位置调整，另一个臂负责垂直方向的运动。

负责垂直运动的臂在自由端连接了一个气动线性夹具。夹持器的工作原理是单作用气缸。它有2个工作职位;一个是夹持器打开，第二个是闭合以夹持工件。外部摄像头连接到处理设备的臂上，可在垂直方向上提供提升。相机负责工件的实时图像采集，以检测其颜色以进行偏析，并且可以将工件放置在各自的滑块上。

数据采集是指测量物理现象，如压力、电压等。用电脑。数据采集（DAQ）系统是硬件和软件的集合，在工业中用于测量或控制现实世界中机器/设备的物理特性和过程参数。

为了将LabVIEW与气动处理站连接，使用信号调理器对气动处理站中的传感器产生的反馈产生的电信号进行调理。然后，调理后的模拟信号通过数据采集设备中的内置ADC转换为数字信号。该设备用于测量转换后的信号，以表示集成在机器中的传感器的状态变化。  

计算机上的LabVIEW软件从NIDAQ9425读取数据，分析传感器的状态，负责控制机器的虚拟仪器采取必要的措施。数字输出由计算机发送到数据采集设备，数据采集设备也负责其调节并将其转换为模拟信号，由机器处理。NIDAQ9472用于数字输出。

气动搬运站的机械臂与LabVIEW软件连接。一旦工件被放置在支架上，平台中内置的光学漫射传感器就会改变其状态（True），并将其传输到安装在计算机中的LabVIEW软件。传感器逻辑状态的传输是在DAQ9425的帮助下完成的。为控制机器而创建的虚拟仪器启动手臂在平台方向上的运动。移动到指定位置后，当相应传感器的值因物体的存在而改变时，夹持器会进行垂直位移。当工件被夹住时，连接到夹具上的相机开始工作，以进行实时图像采集。

该系统由具有两轴搬运装置的气动控制机器人搬运站组成。需要分拣的工件放置在滑杆上，滑杆从那里滑到装有传感器的平台，该传感器确定是否存在要分拣的工件。抓取系统在气动夹持器的帮助下拾取工件。处理站由PicAlfa模块组成526215配备三个终端位置传感器，因此我们可以隔离三个不同颜色的工件。

在夹具上附有网络摄像头，有助于捕获不同颜色工件的图像。为了处理工作站与计算机接口，为了使用实验室视图程序对其进行控制，所提出的系统使用两个数据采集卡，即DAQ9425（数字输入）和DAQ9472（数字输出）。

通过数据采集（DAQ），我们正在用计算机测量电气或物理现象，例如电压，电流。NI9472是一款8通道、100μs源数输出模块。每个通道兼容性为6V至30V信号，输出通道和背板之间具有2，300Vrms瞬态过压保护。每个通道还有一个LED，用于指示该通道的状态。类似地，NI9425是一款32通道、7μs灌入数字输入C系列模块。每个通道兼容24V电平，并具有从通道到接地的1，000Vrms瞬态过压保护。

该系统使用实验室视图中设计的图像采集算法来分离不同颜色的工件。网络摄像头感知到的工件的颜色由工件反射的光的波长决定。因此，在本文中，使用IMAQ视觉工具箱创建了一个子VI，该工具箱以更高的效率提供了一套完整的数字图像处理和采集功能。

随着机器视觉与机器人搬运站的进一步集成，提高了拾取和放置机构的效率，并使系统更加自主。机器视觉算法还使用NILabVIEW软件进行设计，并成功与拾放算法集成，将该算法用作主程序的子VI，使整个过程按顺序进行。因此，这两种算法都已成功实现。每个拾取和放置操作周期平均需要4秒的时间。

使用气动搬运站和LabVIEW成功实现了工件的图像采集和基于颜色的分离。外部USB摄像头已用于工件的图像采集和颜色检测。该机器已与LabVIEW软件连接。

该项目在化学和制药行业等各个工业部门都有应用，在这些行业中，产品的颜色是确定其是否经过正确加工技术或有缺陷并需要从最终批次中移除以供应市场的重要参数。

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