基于PLC和视觉的机器人物体识别和分类研究.pdfVIP

好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。——《中庸》

基于PLC和视觉的机器人物体识别和分

类研究

摘要：当前，PLC能够有效改善控制开关和通信技术等方面的问题，能够通

过不断的发展创新，使PLC技术在机电一体化生产过程中广泛的应用。对目标物

体的准确识别和分类，是机器人在工业应用中进行抓取和分拣等任务的核心问题。

提出了基于PLC和机器视觉的物体形状和颜色识别系统，该系统由PLC作为主控，

利用机器视觉对物体形状和颜色进行分类，在识别目标特征后，送入MATLAB处

理后将结果发送给PLC，PLC控制机器人的关节，进行目标选择和抓取，有效提

高了定位精度和工作效率，降低了成本。

关键词：PLC；机器人；物体识别

引言

根据工业现场调查，搬运机器人在工业领域应用比较广范。此

类机器人一般通过提高机器人的准确性、安全性和速度来提高分拣和放置机器人

的性能，同时也可添加许多功能到机器人上，扩大其在工厂的应用范围。本系统

利用PLC作为机器人的大脑，获取物体和指令的信息，控制机器人的关节，完成

拾取和放置操作。机器人关节由步进电机控制，采用脉冲控制步进电机精确的运

动和停止。电机收到一个脉冲，移动一定角度。直流电机采用PWM（占空比）方

法控制其速度，通过这种简单、快速、有效的控制方法使电机转速在额定转速的

0~100%范围内变化。该机器人控制系统能够适用于不同的工业应用场景，与传统

机器人相比，这种机器人有两个主要优势。第一，在由摄像机和激光束组成的

“搬运”机器人中，机器人能够检测到物体的准确位置，而不是物体的确切特征，

也能够探测到RGB颜色和周围的形状。该机器人的视觉处理足够精确，可以检测

到任何颜色，而不仅仅是RGB颜色。第二，该机器人还可以准确识别到四种不同

的形状。

1PLC技术

1.1关于PLC技术的概述

好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。——《中庸》

PLC技术属于可展开的编程控制器，属于融合了计算机技术的先

进技术。在具体应用中，能构成自动化控制器，提升电气工程的自动化程度。当

前的PLC技术发展速度较快，能结合用户的要求进行自动化控制。根据预先设计

的顺序和命令，能完成控制任务。这种技术采用了逻辑控制运算和梯形图语言编

程模式，能实现自动化控制、机械设备智能化控制等，在工业生产中有着重要地

位。PLC技术的系统构造有两种模式：第一，模块式结构。包括控制模块、网络

模块、CPU控制主板、电源、I/O模块等。第二，箱式结构。这种模式下，主要

包括主板、电池、控制面板。

1.2LC技术的特点

第一，应用简单便捷。在自动化控制设备中应用PLC技术，并

不需要连接电气设备和可编程控制器。不仅操作便捷，而且控制效果良好。PLC

操作界面简单明了，控制指令明确，所以操作人员能快速掌握操作方法，操作失

误率也比较低。可编程控制器能给出故障提示，如果发现设备或者系统出现故障

问题，能立即给出提示。这种模式下，包括较多的控制模块，只需要更换出现故

障问题的模块，就能快速解决问题，并且恢复设备和系统的正常运行。第二，具

有较高的可靠性。在自动化控制领域应用PLC技术，主要使用了集成电路，实际

抗干扰能力比较强。不管是输出单元和输入单元，都有相对独立的接口，因此硬

件设备在运行过程中的抗干扰能力比较强。同时，内部电源使用了稳压和屏蔽等

保护技术，可靠性也比较强。针对可编程控制器进行防振处理、接地处理、密封