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基于3D視覺(jué)技術(shù)的機(jī)器人系統(tǒng)
閱讀：650 發(fā)布時(shí)間：2020-9-22 對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，重復(fù)作業(yè)并非難事，而是面對(duì)一個(gè)無(wú)序的環(huán)境，這意味著它不能再依靠設(shè)定好的程序繼續(xù)執(zhí)行工作，而是需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知、分析，繼而做出判斷。隨著3C行業(yè)的興起，工業(yè)機(jī)器人面臨的無(wú)序難題也就越來(lái)越多。更新周期短、款式種類(lèi)多是3C行業(yè)的特點(diǎn)，在工業(yè)制造上對(duì)自動(dòng)化需要加大。尤其是在國(guó)內(nèi)，雖然工業(yè)機(jī)器人數(shù)量早已位居世界前列，不過(guò)智能化程度卻還有很大差距。
機(jī)器人3D視覺(jué)系統(tǒng)融合了3D重建技術(shù)、3D圖像識(shí)別技術(shù)和機(jī)器人控制規(guī)劃技術(shù)，可以使傳統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)更加智能化和柔性化。3D視覺(jué)系統(tǒng)可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，其中在容器中揀取零件、機(jī)床上的工件裝卸以及包裝和焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)取得了理想的成效。該系統(tǒng)能夠解決機(jī)器人對(duì)多品種、小批次生產(chǎn)工件的定位問(wèn)題，可在分揀、上下料、拆垛、裝配、打磨、焊接等場(chǎng)景中使用，可以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、物流、新能源、機(jī)械、化工等行業(yè)。
機(jī)器人3D視覺(jué)系統(tǒng)
1.應(yīng)用于容器中的零件揀取
至今為止，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)主要應(yīng)用于揀取容器中任意堆放的零件。達(dá)到這一目的需要滿(mǎn)足三個(gè)基本要素：視覺(jué)系統(tǒng)、容器防碰撞以及防碰撞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。需要視覺(jué)系統(tǒng)，這是毋庸置疑的事情，因?yàn)槭紫刃枰业搅慵烤乖谑裁吹胤?。然而，只依靠容器壁進(jìn)行檢測(cè)具有一定的局限性，因?yàn)闄C(jī)器人的手爪還將進(jìn)一步深入到容器的底部，因此零件的揀取將會(huì)越來(lái)越困難。在容器中揀取零件所使用的造型方式*理解零件的揀取工具、傳感器和機(jī)械手臂本身的局限性。在這樣的工作條件下，一旦當(dāng)零件的位置被確定以后，機(jī)器人就開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算，確定其是否真的能夠從容器中揀取這一零件。第三個(gè)要素就是防碰撞檢測(cè)。終，機(jī)械手必然會(huì)觸及到容器壁，因此它需要區(qū)分究竟是屬于軟接觸還是硬接觸，如果是硬接觸可能會(huì)損壞機(jī)器人系統(tǒng)。
Fanuc公司的Roney先生說(shuō)：“我們應(yīng)用機(jī)器人在容器中結(jié)構(gòu)性和任意性?huà)×慵矫嬉勋@得了巨大成功。” 所謂結(jié)構(gòu)性?huà)×慵侵溉萜髦械拿恳粋€(gè)零件都是正面朝上的，而任意性?huà)×慵侵噶慵谌萜髦惺侨我舛逊诺?。Roney先生認(rèn)為，后一種零件揀取方式更具有挑戰(zhàn)性，但如果具備上述三大要素(視覺(jué)系統(tǒng)、容器防碰撞和防碰撞檢測(cè)系統(tǒng))，那么一切皆可能實(shí)現(xiàn)。
2.應(yīng)用于機(jī)床上的工件裝卸
Ellison Technologies公司的Burg先生說(shuō)：“在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，在揀取零件以后，直接將其安裝到機(jī)床上進(jìn)行加工。在大部分情況下，該機(jī)床的夾具系統(tǒng)不允許機(jī)器人的零件安裝位置出現(xiàn)任何差錯(cuò)。”因此，零件的精確就位對(duì)零件的夾緊系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的。
機(jī)器人能夠確定圖像拍攝的位置，因此能夠識(shí)別物體所處的位置，然后對(duì)該物體的大小、類(lèi)型和質(zhì)量作出相應(yīng)的判斷。
如果沒(méi)有上述這些功能，那么機(jī)床將可能發(fā)生損失慘重的故障。因此，采用視覺(jué)技術(shù)有利于零件的正確定位。
3.應(yīng)用于包裝領(lǐng)域
視覺(jué)技術(shù)對(duì)包裝應(yīng)用領(lǐng)域也是十分關(guān)鍵的。例如食品往往需要通過(guò)輸送機(jī)或滑塊裝置輸送到食品揀取區(qū)域，因此不存在重復(fù)定位的問(wèn)題。但事實(shí)上，由于食品處在不同的位上，因此需要有一個(gè)重新調(diào)整方向和揀取的過(guò)程，然后將其放入到包裝箱中。而視覺(jué)系統(tǒng)能夠幫助機(jī)器人找到相應(yīng)的食品，并根據(jù)要求完成包裝任務(wù)。
4.應(yīng)用于焊接領(lǐng)域
在進(jìn)行焊接的時(shí)候，機(jī)器人可以利用視覺(jué)系統(tǒng)，以適應(yīng)兩個(gè)焊接元件之間的微妙變化。即使在點(diǎn)焊應(yīng)用領(lǐng)域，也可利用視覺(jué)技術(shù)校正誤差。
系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用
Ellison Technologies Automation公司安裝了一套帶有3D視覺(jué)技術(shù)的機(jī)器人系統(tǒng)，用于處理板材。該板材由初的板條切而成，然后落入到一個(gè)桶里，再輸送到一個(gè)裝有機(jī)器人的工作室內(nèi)，利用焊接技術(shù)，在板材上敷焊一層硬質(zhì)材料，使其具有較長(zhǎng)的使用壽命。
Burg先生解釋說(shuō)：“焊接工藝可能會(huì)污染夾鉗。如果夾鉗碰到新的零件，那么這個(gè)零件就會(huì)受到污染。”在采用視覺(jué)技術(shù)前，不得不采用手工的方式進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，每一個(gè)零件上的各個(gè)位置都可以進(jìn)行驗(yàn)。“該技術(shù)允許機(jī)器人通過(guò)3D攝像系統(tǒng)來(lái)顯示整個(gè)零件的狀況，”Burg先生繼續(xù)說(shuō)，“它允許在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下操作運(yùn)行。”
在采用視覺(jué)技術(shù)之前的10年時(shí)間里，該公司擁有4套Fanuc機(jī)器人系統(tǒng)，至少有一套機(jī)器人系統(tǒng)經(jīng)常需要人工進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，該公司只需要3套機(jī)器人系統(tǒng)，就能完成同樣的工作量，而且很少需要進(jìn)行人工干預(yù)。