随着工业智能制造程度的深入,搬运机器人越来越多地应用于现代工业生产中。在金属线材生产企业中,用于收卷金属线材的工字轮的搬运过程也逐步开展了自动化生产的研究。但是在实际生产中,绕线工字轮的搬运存在着普通搬运机器人因行程、负载、定位准确率等不足无法抓取而主要依靠人工搬运的现状,使得企业的人工成本上升、生产效率降低。为了提升生产过程中工字轮搬运的自动化、智能化程度,实现提质增效,本文主要通过机器视觉技术结合PLC控制方式,研究了基于机器视觉的工字轮自动搬运设备的机械手控制系统,其主要内容如下:(1)对工字轮搬运系统总体进行研究:分析了工字轮的搬运过程,根据工字轮搬运的机械手的设计需求,设计了以桁架式为主体的搬运机械手结构,并对末端执行器进行了力学分析,验证其可行性。在视觉系统设计中,对图像采集装置的主要硬件作了选型;同时,在PLC控制系统设计中对核心控制器作了选型,并介绍了视觉系统和PLC控制系统的软件设计部分。根据AGV运行精度的要求,对移送货箱的AGV的控制器设计作了理论探究,并进行了轨迹跟踪的数值仿真。(2)对视觉系统中工字轮目标的识别与定位进行研究:通过对相机成像模型的分析,进行了相机标定,同时结合手眼关系得到机械手在抓取目标工字轮的过程中所涉及的坐标转换关系。通过实际对比确定工字轮图像的处理方法,经由形态学后处理获得较为理想的工字轮轮廓图像。通过对比分析Hu矩方法,提出了一种基于直线特征点提取并进行最优直线拟合的算法来实现对工字轮图像实际轮廓中心点的定位,经坐标转换关系,确定工字轮的真实坐标。(3)对工字轮搬运的机械手运动控制系统进行研究:通过遗传算法对工字轮搬运的机械手进行路径规划,确定了工字轮的搬运次序。通过分析系统的控制要求,确定了工字轮搬运的机械手的动作流程,并对硬件电路部分进行了设计,同时使用顺序控制法设计PLC控制程序。通过对上位机的功能进行分析,采用模块化方法设计其人机界面,实现控制系统的可视化操作。在系统通讯上,采用OPC通信技术完成上位机计算机和下位机PLC之间的数据传输。同时对控制系统进行总体测试,验证系统的可行性。