工業(yè)機器人堆垛視覺系統(tǒng)詳解

學(xué)習(xí)就必須依靠自身的器官,除腦以外,最重要的就是我們的眼睛了,(工業(yè))機器人也不例外,要完成正常的生產(chǎn)任務(wù),沒有一套完善的,先進的視覺系統(tǒng)是很難完成指定工作的。本文以工業(yè)機器人手部視覺系統(tǒng)為例，詳細講解了視覺系統(tǒng)實現(xiàn)的原理。

2.5D 視覺堆垛

視覺堆垛程序通過相機視野內(nèi)目標比例的變化來估算目標的高度并引導(dǎo)機器人的運動補償目標的偏移，不但包括X軸，Y軸和X-Y平面旋轉(zhuǎn)度R，也同時包括Z軸。

使用2.5D允許機器人只借助一個普通2D相機來拾取碼放堆集的目標。

視覺堆垛程序_1 (從寄存器R提取Z軸偏移)

此功能通過視覺計算尋找目標的2D位置和指定的寄存器數(shù)值，并引導(dǎo)機器人的運動補償目標的偏移，不但包括X軸，Y軸和X-Y平面旋轉(zhuǎn)度R，也同時包括Z軸。

寄存器R被用作存儲已知的目標Z軸高度，或者通過距離傳感器檢測出的Z軸高度信息。

視覺堆垛程序_2 (從堆垛層數(shù)提取Z軸偏移)

此功能通過視覺結(jié)合視覺檢測結(jié)果和根據(jù)目標比例確定的目標層數(shù)(目標高度)計算目標的位置。目標層數(shù)依照參考比例和高度數(shù)據(jù)自動確定，因而，即使在視覺檢測中存在細微的比例誤差，也可以通過一個離散的層數(shù)(目標高度)來計算目標的具體位置。

2DV 復(fù)數(shù)視野功能

2D復(fù)數(shù)視野程序提供通過若干固裝式照相機定位大型目標的能力，對通過Robot-Mounted式照相機進行檢測同樣有效。

3DL 復(fù)數(shù)視野功能

3D復(fù)數(shù)視野程序提供通過若干固裝式3D照相機定位大型目標的能力，對通過Robot-Mounted式照相機進行檢測同樣有效。

浮動坐標系功能(Floating Frame)

Robot-mounted 式照相機的標定可以用于如下圖所示任意位置和方向下的iRVision程序。2D狀態(tài)下的移動補償與照相機實際位置相關(guān)聯(lián)。照相機的標定可以在任意位置下進行。減少示教工作量。

3DL LED 光源控制

此功能支持在3DL視覺程序中，在捕獲2D圖象和激光照射圖象時，同步控制LED光源的ON/OFF。通過此功能，可以獲得適當(dāng)?shù)耐獠抗饩€環(huán)境，提升整個視覺系統(tǒng)的能力。

自動曝光功能

根據(jù)周圍環(huán)境光線強度的變化，機器人將自動調(diào)節(jié)曝光時間，以取得和示教良好圖象類似的成像效果，全天候運行可能。

多重曝光功能

通過多個不同曝光時間的成像，選擇一個接近示教效果的成像，以取得一個具有寬泛的、動態(tài)的曝光范圍和成像效果。此功能在環(huán)境光線變化強烈時會有較好的效果。

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)功能(Robot Ring)

通過此功能，未附有 iRVision 視覺系統(tǒng)的機器人可以通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用附有 iRVision 視覺系統(tǒng)的機器人的偏移檢測數(shù)據(jù)。

斑點檢測功能(Blob Locator Tool)

在成像范圍內(nèi)檢測與示教模型具有相似特性(如周長、曲率等)的二元(黑白)目標位置。與條件檢測(Conditional execution tool)同時使用，可以應(yīng)用于目標排列和品質(zhì)檢測等多種場合。

灰度檢測功能(Histogram Tool)

在指定區(qū)域內(nèi)檢測光線強度(成像灰度)，且計算多種特性例如平均數(shù)、最大值、最小值等。與條件檢測(Conditional execution tool)同時使用，可以對應(yīng)目標排列和目標在位檢測等多種場合。

此功能等同 V-500iA/2DV 中 Associate tool。

多窗口檢測功能(Multi-Window Tool）

通過機器人控制器內(nèi)寄存器R的數(shù)值變化切換對應(yīng)的預(yù)設(shè)搜索窗口。

多目標檢測功能(Multi-Locator Tool)

通過機器人控制器內(nèi)寄存器R的數(shù)值變化切換對應(yīng)的預(yù)設(shè)目標視覺程序。

長度計測功能(Caliper Tool)

對應(yīng)指定區(qū)域，偵測目標邊緣并測量兩條邊緣間長度(單位：像素pixel)，乘以轉(zhuǎn)換因子可以換算為mm?？梢詫?yīng)目標排列及品質(zhì)檢測等應(yīng)用場合。

截面檢測功能(Cross Section)

偵測目標的局部3D特性，顯示沿激光衍條照射路徑上的目標截面形狀。對在3D視覺程序中因2D成像缺乏有效的特征量而無法進行準確定位時會比較有效。

子檢測功能(Child Tool)

允許在一個父目標檢測(GPM locator tool)下添加一個子目標檢測(GPM locator tool)構(gòu)成二級檢測目錄。子檢測將根據(jù)父檢測的結(jié)果進行動態(tài)的判定。與條件檢測(Conditional execution tool)同時使用，可以對應(yīng)目標排列和目標在位檢測等多種場合。

定位調(diào)整功能(Position Adjust Tool)

依據(jù)子檢測的結(jié)果，對應(yīng)目標表面明顯特征(如孔，鍵槽)調(diào)整父檢測的定位位置，獲得更精確的偏移和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。對不能以整個示教模型進行方向性定位的應(yīng)用較有效。對一個上級檢測，可以使用多個下級子檢測來分析目標的多種局部特性。

曲面匹配功能(Curved Surface Matching Tool)

通過目標表面階梯狀的光線強度分布(亮或暗，模型內(nèi)顯示為不同顏色)來檢測曲面目標的偏移與旋轉(zhuǎn)。識別全圓形物體可能。

計測輸出功能(Measurement Output Tool)

輸出測量數(shù)值(Locator tool中的”Score/分值“、”Size/比例“，Caliper tool中的”Length/長度“等)至視覺寄存器VR。這些數(shù)據(jù)可以復(fù)制至機器人數(shù)據(jù)寄存器R并在TP程序中自由調(diào)用。

視覺替換功能( Vision Shift)

通過視覺程序調(diào)整機器人TP程序以對應(yīng)實際的工件位置，只需在機器人手爪端添加一臺相機即可執(zhí)行此功能。固定工件上的3處任意的參考點的位置數(shù)據(jù)將被自動檢測并計算出補償數(shù)據(jù)。在離線編程或機器人系統(tǒng)搬遷后，使用此功能可極大減少機器人重新示教的時間。

視覺零位功能( Vision Mastering)

通過視覺程序補償機器人J2～J5軸的零位數(shù)據(jù)，只需在機器人手爪端添加一臺相機即可執(zhí)行此功能。機器人變換不同的姿態(tài)，相機與確定目標點間的相對位置數(shù)據(jù)將被自動檢測并計算補償數(shù)據(jù)。此功能可應(yīng)用于提升機器人TCP示教準確性，Vision shift 離線編程和其他視覺應(yīng)用。

視覺坐標系設(shè)置功能_1( Vision Frame Set)

通過視覺程序設(shè)置機器人TCP，只需在機器人手爪端TCP對應(yīng)位置添加一臺相機即可執(zhí)行此功能。機器人變換不同的姿態(tài)，基于對應(yīng)用戶坐標系下相機與目標點間的相對位置數(shù)據(jù)將被自動檢測并計算機器人對應(yīng)TCP。此功能可提升TCP示教的速度和精確性。

視覺坐標系設(shè)置功能_2( Vision Frame Set)

坐標系設(shè)置的另一種功能：通過視覺設(shè)置一個與視覺標定板對等的用戶坐標系。通過裝置在機器人手爪末端的相機，用戶坐標系UF設(shè)置在視覺標定板的原點位置(四點法)，或當(dāng)視覺標定板裝置在機器人手爪末端，則工具坐標系UT設(shè)置在視覺標定板的原點位置(六點法)。