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基于3D視覺技術的機器人系統
閱讀：647 發布時間：2020-9-22 對于工業機器人來說，重復作業并非難事，而是面對一個無序的環境，這意味著它不能再依靠設定好的程序繼續執行工作，而是需要對環境進行感知、分析，繼而做出判斷。隨著3C行業的興起，工業機器人面臨的無序難題也就越來越多。更新周期短、款式種類多是3C行業的特點，在工業制造上對自動化需要加大。尤其是在國內，雖然工業機器人數量早已位居世界前列，不過智能化程度卻還有很大差距。
機器人3D視覺系統融合了3D重建技術、3D圖像識別技術和機器人控制規劃技術，可以使傳統的機器人系統更加智能化和柔性化。3D視覺系統可以應用于很多領域，其中在容器中揀取零件、機床上的工件裝卸以及包裝和焊接領域中的應用已經取得了理想的成效。該系統能夠解決機器人對多品種、小批次生產工件的定位問題，可在分揀、上下料、拆垛、裝配、打磨、焊接等場景中使用，可以廣泛應用于汽車、物流、新能源、機械、化工等行業。
機器人3D視覺系統
1.應用于容器中的零件揀取
至今為止，機器人視覺系統主要應用于揀取容器中任意堆放的零件。達到這一目的需要滿足三個基本要素：視覺系統、容器防碰撞以及防碰撞監測系統。需要視覺系統，這是毋庸置疑的事情，因為首先需要找到零件究竟在什么地方。然而，只依靠容器壁進行檢測具有一定的局限性，因為機器人的手爪還將進一步深入到容器的底部，因此零件的揀取將會越來越困難。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、傳感器和機械手臂本身的局限性。在這樣的工作條件下，一旦當零件的位置被確定以后，機器人就開始進行自動運算，確定其是否真的能夠從容器中揀取這一零件。第三個要素就是防碰撞檢測。終，機械手必然會觸及到容器壁，因此它需要區分究竟是屬于軟接觸還是硬接觸，如果是硬接觸可能會損壞機器人系統。
Fanuc公司的Roney先生說：“我們應用機器人在容器中結構性和任意性揀取零件方面已獲得了巨大成功。” 所謂結構性揀取零件是指容器中的每一個零件都是正面朝上的，而任意性揀取零件是指零件在容器中是任意堆放的。Roney先生認為，后一種零件揀取方式更具有挑戰性，但如果具備上述三大要素(視覺系統、容器防碰撞和防碰撞檢測系統)，那么一切皆可能實現。
2.應用于機床上的工件裝卸
Ellison Technologies公司的Burg先生說：“在許多應用領域中，在揀取零件以后，直接將其安裝到機床上進行加工。在大部分情況下，該機床的夾具系統不允許機器人的零件安裝位置出現任何差錯。”因此，零件的精確就位對零件的夾緊系統來說是非常關鍵的。
機器人能夠確定圖像拍攝的位置，因此能夠識別物體所處的位置，然后對該物體的大小、類型和質量作出相應的判斷。
如果沒有上述這些功能，那么機床將可能發生損失慘重的故障。因此，采用視覺技術有利于零件的正確定位。
3.應用于包裝領域
視覺技術對包裝應用領域也是十分關鍵的。例如食品往往需要通過輸送機或滑塊裝置輸送到食品揀取區域，因此不存在重復定位的問題。但事實上，由于食品處在不同的位上，因此需要有一個重新調整方向和揀取的過程，然后將其放入到包裝箱中。而視覺系統能夠幫助機器人找到相應的食品，并根據要求完成包裝任務。
4.應用于焊接領域
在進行焊接的時候，機器人可以利用視覺系統，以適應兩個焊接元件之間的微妙變化。即使在點焊應用領域，也可利用視覺技術校正誤差。
系統在實際中的應用
Ellison Technologies Automation公司安裝了一套帶有3D視覺技術的機器人系統，用于處理板材。該板材由初的板條切而成，然后落入到一個桶里，再輸送到一個裝有機器人的工作室內，利用焊接技術，在板材上敷焊一層硬質材料，使其具有較長的使用壽命。
Burg先生解釋說：“焊接工藝可能會污染夾鉗。如果夾鉗碰到新的零件，那么這個零件就會受到污染。”在采用視覺技術前，不得不采用手工的方式進行必要的調節。現在，每一個零件上的各個位置都可以進行驗。“該技術允許機器人通過3D攝像系統來顯示整個零件的狀況，”Burg先生繼續說，“它允許在沒有人工干預的情況下操作運行。”
在采用視覺技術之前的10年時間里，該公司擁有4套Fanuc機器人系統，至少有一套機器人系統經常需要人工進行調節。現在，該公司只需要3套機器人系統，就能完成同樣的工作量，而且很少需要進行人工干預。