製品活用例

完美互补

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作

全球化加速产品更新换代,缩短供货周期。过去通过柜台轻松出售零部件的日子早已成为历史。在机器人市场中,小型生产商只有通过在利基市场提高技术能力并推动创新,才有可能在长远竞争中超过市场领先者。2D图像处理早已不是一项利基技术。3D领域正在发生变化。通过将3D图像处理技术与六轴机器人相结合,中小型企业迎来了新的机遇,并有机会在市场中占据一席之地。ALG Automatisierungslösungen GmbH公司总部位于毗邻维也纳的巴登,该公司在实际应用中讲两者合二为一。例如:在料箱取件机器人单元中集成Ensenso 3D相机。

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作
完美平衡:Denso机器人、强大的工业计算机、
Ensenso N35立体3D相机、强大的软件

机器人在完成传统的“料箱取件”作业方面仍存在很大的困难。在许多应用场合中,机器人首先需要从料箱中抓取散乱堆放的零件,然后才能进行下一步的处理。除了需要确保取件的精准性之外,还需要缩短分拣时间并快速收回系统投资成本。在此背景下,ALG与合作伙伴Nordfels Maschinenbau GmbH合作开发了一款“料箱取件”机器人单元,可以确保实现上述目标。“料箱取件”技术将高速Denso机器人、强大的工业计算机、Ensenso N35 3D立体相机与强大的软件相结合,是高质量系统组件完美协调的结果。它可以实现大约四秒一个零件的取件速度。

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作
可从上方捕捉物体表面的3D点云

在该技术中,机器人单元上的3D相机放置在料箱上方大约一米的位置。该相机可以捕捉零件图像,并生成零件表面的3D点云。通过立体相机技术,可以形成单个图像的点云。与激光扫描系统相比,它拥有绝对的时间优势。相关算法可根据记录的3D点云,通过复杂的“匹配程序”识别相应的零件。

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作
因此,由机器人控制器“决定”下一步抓取哪一工件

这样,机器人单元可确定最易且可最快抓取的零件,并找到合适的抓取点。由机器人控制器来“决定”何时抓取及抓取哪一个工件。此外,控制器还可规划机器人手臂的避碰路径。随后,机器人可安全抓取零件,并将零件传递至后续流程。这一流程是通过集成C# Visual Studio的高级编程语言与HALCON图像处理库而得以实现。HALCON为3D相机提供与Denso Robotics交互的接口,为这一技术提供了极大优势。用户无需对自己的接口编程,同时还有利于图像处理与机器人之间的通信。

快速收回投资成本

在合适的应用场合中,机器人可以熟练分拣零件、快速获取图像并快速运作,因此可以快速地收回系统投资成本。对于小零件分拣,在三班倒工作制下收回投资成本的最短时间可以为14个月。此外,机器人外形小巧,可适用于空间较小的情况。同时,员工可以摆脱单调重复的工作,因此既节省空间,又节省人力。这款机器人单元经过精心设计,能够免受环境光线或其他外部因素的影响,因此在任何时候都能够可靠的运行。

相机

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作
将Ensenso 3D相机放置在料箱上方大约1米的位置

3D相机可用于捕捉需抓取工件的完美图像。Ensenso N35 3D相机的铝制外壳紧凑坚固,带有紧锁的GPIO连接器,用于触发、闪光灯和GigE连接器,配备两个黑白CMOS传感器(全局快门, 1280 x 1024像素)和投影单元。借助以太网供电可以在长电缆线上同时传输数据和供电。这款3D相机的防护等级达IP65/67,可防污、防尘、防溅水或清洁液。集成的FlexView投影仪技术可提高点云的精度,并且在复杂的表面上也能确保3D数据的准确性。因此,Ensenso N35型号特別适用于捕捉静态物体的3D图像,工作距离可延伸至最远3米。

软件完美结合

借助Ensenso 3D立体相机,使机器人加工单元实现高效运作
机器人手臂在完成“料箱取件”时可避免碰撞

ALG所使用的3D相机包含硬件及相应软件。ALG专家借助所提供的软件开发工具包来校准和预调试相机。ALG机器人学和驱动技术的负责人Franz Eder博士分享了他的经历:“Ensenso软件开发工具包最大的好处在于可以快速轻松地操作相机,并进行最重要的基本设置。无论当前连接的是哪一代的哪一款相机,我们都可以使用相同的软件工具完成这些操作。”同时,Denso所使用的机器人能够直接借助HALCON 扩展软件包,在HALCON环境中完成编程。由此,能够实现图像处理软件和机器人控制的完美结合。新的零件可通过CAD模式轻松完成编程。同时还能够管理设置时间。

展望

ALG的机器人单元体积小巧、运作快速、可轻松编程新零件、设置时间短并可快速收回投资成本,因此具有极大的潜力实现灵活生产。通过与上奥地利州应用科技大学韦尔斯校区合作,ALG在该校区智能制造中心已研发和运营机器人单元达一年之久。ALG机器人单元将3D图像处理和机器人技术相结合,这一先进的应用理念会激励学生成为未来该领域的专家。韦尔斯校区智能制造中心自动化技术负责人Thomas Schichl表示:“我们看重的是应用这一概念,学生可以借助机器人单元更快速轻松地完成操作、学习新零件以及为实现优化更改参数。这非常有利于教学。此外,韦尔斯校区主要研究领域包括机械电子学和图像处理。”

由于产品生命周期缩短且小批量生产需求增加,自动化系统必须运作更为灵活。不管是上面提到的常规“料箱取件”,还是通过与CAD模型比对,使用机器人去除零件毛刺等作业,机器人单元都可以出色地完成单调的工作流程和乏味单一的活动。因此,它的应用领域非常广泛。这款机器人结合了3D图像处理与人机合作技术,未来将成为我们人类可靠的具备视觉功能的帮手。人类负责控制和监控生产过程,机器人则负责完成耗费体力的作业。因此,机器并非取代人类,而是与人类的能力互补,帮助人类搬运重物。3D图像处理相当于为机器提供了一双永不出错的“眼睛”,因而可广泛适用于各种应用场合。通过灵活地部署各种组件,并在生产流程中高效应用,可实现3D图像处理和机器的珠联璧合。

應用

Ensenso N35 - 3D视觉相机,快速精准

  • 带GigE接口 - 功能丰富,灵活性高
  • 小巧坚固的铝制外壳
  • IP65/67
  • 全局快门式CMOS传感器和图案投影仪,可选蓝色或红外LED
  • 最大帧率(3D):10 (2x像素融合:30)和64个视差等级
  • 最大帧率(离线处理):30 (2x像素融合:70) 和64个视差等级
  • 专为最远可达3米(N35)的工作距离和可变图像场设计
  • 输出单个3D点云,数据来自多相机模式下的所有相机
  • 从多个视角实时构造3D点云
  • 集成的FlexView技术可提高点云的精度,并且在复杂的表面上也能确保3D数据的稳健性
Ensenso N35
  • 使用“投影纹理立体视觉”技术捕捉无纹理物体表面的图像
  • 捕捉静止和运动对象的图像
  • 带驱动程序和API的免费软件包,适用于Windows和Linux操作系统
  • 通过一个软件包支持USB和GigE相机型号
  • 带源代码的HALCON、C、C++和C#示例程序
  • 出厂前经过预标定,便于用户部署
  • 带标定板的机器人手眼标定集成功能
  • 通过软件集成uEye工业相机,以捕捉额外的颜色信息或条形码
  • 支持子抽点和像素融合,实现灵活的数据传输速率和帧率

客户

ALG Automatisierungslösungen GmbH

ALG Automatisierungslösungen GmbH 公司致力于实现机器学、可视化、控制技术和线性电路技术的融合。ALG经验丰富,从最初的规划、建立更为复杂的系统,到后来替换或优化单个零件,都能够开发优化的自动化解决方案。所有这些都是为了不断提升客户的竞争力。

www.alg-at.eu