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智能自动化

3D数据应用于自动化机器人

直到最近,机器人都还是”盲目”,只能经由事先设定的指令以及固定路径来执行动作。借由使用3D数据,机器人可以根据特別的情况灵活的做调适,並且根据周遭的环境条件做适当的反应。承诺即将被實現。机器人将成为能自动作业的员工。

优点: 改装的时间更快, 可以应用在高度差异的工件,简化训练的程序,透过持续的高度自动化来简化供料的工序

执行过程中的每个步骤都经过详细规划,排除所有可能发生的状况。藉由自动化可以實現高效率的大量生产。 高度的专精化可以更进一步的提高效率。然而,这种专门并且昂贵的设备在生产弹性以及快速改装方面却无法跟上时代,因为生产少量替代零件不具备成本效益。生产过程的每个步骤可能都需要做调整。小批量通常都是使用困难辛苦的手打样。或许这可能比较弹性并且可以节省成本,但却是一个缓慢并且不稳定的制程。

机器人自动根据情况做调整

随着3D相机與执行3D软件的开发,开启了更多工业用的全新机器视觉技术的机会。感谢3D立体视觉,在2D视觉上无法解决的新任务将可以获得新的解決方案。

一台机器人安全稳定的从小型运输箱移除尚未经过分类并且重叠的T型管件。另外一台机器人则负责将大型的铝制部件由集装箱取出,并且放置到输送带上。坚固的夹具从开始运作到稳定抓取物件的动作及其灵巧,运行过程中也没有发生工件之间的任何轻微碰撞。即使,放置在使用过的或是因为过多的铸造粉尘造成脏污的栈板上的部品都是倾斜放置。机器人制造商为了让机器人能够精準的执行捡料,并且确保部件能够正确的被放置在适当的位置上,需要精確嚴謹的设计应用程式。

用戶透過使用Mikado ARC 可以輕易的變更處裡的步驟

建立在Freiburg 的系统集成公司”isys vision”,已经开发出了一套叫做"MIKADO Adaptive Robot Control" (简称 ARC )的解决方案。他是一套具有避免碰撞路径的规画,并且可自行配置的机器人控制器。他使用内建的逆运动学来计算机械手臂在夹持的位置,或是运行路径中的关节角度。 3D 信息,像是工件的形状,之态,位置或是周遭环境的虚拟影像,被用来当作复杂运算的参考点。在市场上的机器人大部分都可以使用MIKADO ARC来控制,不再需要耗费大量的时间编程。 部件可以迅速变更,因此即便是小量生产也能适用于机器人辅助的料件处理。

3D 立体视觉相机拍摄的方式

输出的资料对于机器人的控制达到最佳化扮演著最重要的角色。系统集成集成商会根据项目以及应用的内容来选择适合的3D立体相机技术。决定不仅仅取决於一般的取像方式的适用性,还需要考虑到成本,精度,速度和稳定的数据采集。

传统的方式,例如time-of-flight (ToF), stereo vision, 或是 laser triangulation(雷射三角测量)的优缺点只能做为初步选择过程判断的重点。这是因为目前许多的3D相机使用的是混合系统,透過採取不同的技术来对应廣泛的应用需求以及改善效果。

使用可调整的基线和100W的纹理投影器,EnsensoX
系列相机可以达到5米的工作距离,并且可以拍摄立方米的
物体,像是重载托盘或是整个房间

isys vision 使用 Ensenso 3D 立体视觉相机来处理检料 ( bin picking)与物料搬运(material handling)。 这套相机包含了两台面扫描(area scan) 相机, 根据立体视觉原理与高效能的图案投影器结合,可以获得清晰的3D数据,即便是应用在一般来说被认为是难以辨识的表面纹理。体积小巧并且具有高防护能力的N系列特別适用于近距离的范围,以及可以直接安装在机器人(手臂)上当作眼睛的视觉功能使用。新的X系列 3D 系统配备有可弹性调整的基线(用于调整两台相机的距离跟角度)透过选用不同的IDS相机,可以更有弹性的拍摄更大的物体或是更远的工作距离,并且可应用于从网眼集装箱进行未经过分类的物料搬运任务。藉助100 W 的威力,投影器可以产生极细致的纹理到工件表面上,即便是在五公尺的远距离的设置下。所以系统不需要倚赖环境光,并且可以缩短相机曝光时间。即是只使用1-2对的图像配对也能达到百万毫米的3D 解像力。使用短曝光,小数量的图像,以及超快速的立体图像配对演算法,3D数据在短短的500ms后就可以使用,超快速的循环时间可以在物料运送中达成。

使用两个面扫描相机的其他好处是非常明显的。除了透过立体视觉采集的3D数据,还可以使用面扫描相机的原始素材来补获场景的参考特征,以及用于机器视觉的重复调整。处里的结果保持稳定。不再需要对立体视觉系统进行定期检查或是耗时的重新校正。

凭借像是正确捡料以及精準的提供零件的能力,与MIKADO ARC 以及 Ensenso 3D 相机合作的机器人可以缩小自适应自动化的距离。即使小批量生产也可以轻松对应,并且提高经济效应的自动生产。