工業(yè)機器人堆垛視覺(jué)系統詳解

學(xué)習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(méi)有一套完善的,先進(jìn)的視覺(jué)系統是很難完成指定工作的。本文以工業(yè)機器人手部視覺(jué)系統為例，詳細講解了視覺(jué)系統實(shí)現的原理。

2.5D 視覺(jué)堆垛

視覺(jué)堆垛程序通過(guò)相機視野內目標比例的變化來(lái)估算目標的高度并引導機器人的運動(dòng)補償目標的偏移，不但包括X軸，Y軸和X-Y平面旋轉度R，也同時(shí)包括Z軸。

使用2.5D允許機器人只借助一個(gè)普通2D相機來(lái)拾取碼放堆集的目標。

視覺(jué)堆垛程序_1 (從寄存器R提取Z軸偏移)

此功能通過(guò)視覺(jué)計算尋找目標的2D位置和指定的寄存器數值，并引導機器人的運動(dòng)補償目標的偏移，不但包括X軸，Y軸和X-Y平面旋轉度R，也同時(shí)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(guò)距離傳感器檢測出的Z軸高度信息。

視覺(jué)堆垛程序_2 (從堆垛層數提取Z軸偏移)

此功能通過(guò)視覺(jué)結合視覺(jué)檢測結果和根據目標比例確定的目標層數(目標高度)計算目標的位置。目標層數依照參考比例和高度數據自動(dòng)確定，因而，即使在視覺(jué)檢測中存在細微的比例誤差，也可以通過(guò)一個(gè)離散的層數(目標高度)來(lái)計算目標的具體位置。

2DV 復數視野功能

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

3DL 復數視野功能

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

浮動(dòng)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(dòng)補償與照相機實(shí)際位置相關(guān)聯(lián)。照相機的標定可以在任意位置下進(jìn)行。減少示教工作量。

3DL LED 光源控制

此功能支持在3DL視覺(jué)程序中，在捕獲2D圖象和激光照射圖象時(shí)，同步控制LED光源的ON/OFF。通過(guò)此功能，可以獲得適當的外部光線(xiàn)環(huán)境，提升整個(gè)視覺(jué)系統的能力。

自動(dòng)曝光功能

根據周?chē)h(huán)境光線(xiàn)強度的變化，機器人將自動(dòng)調節曝光時(shí)間，以取得和示教良好圖象類(lèi)似的成像效果，全天候運行可能。

多重曝光功能

通過(guò)多個(gè)不同曝光時(shí)間的成像，選擇一個(gè)接近示教效果的成像，以取得一個(gè)具有寬泛的、動(dòng)態(tài)的曝光范圍和成像效果。此功能在環(huán)境光線(xiàn)變化強烈時(shí)會(huì )有較好的效果。

環(huán)形網(wǎng)絡(luò )功能(Robot Ring)

通過(guò)此功能，未附有 iRVision 視覺(jué)系統的機器人可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )調用附有 iRVision 視覺(jué)系統的機器人的偏移檢測數據。

斑點(diǎn)檢測功能(Blob Locator Tool)

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

灰度檢測功能(Histogram Tool)

在指定區域內檢測光線(xiàn)強度(成像灰度)，且計算多種特性例如平均數、最大值、最小值等。與條件檢測(Conditional execution tool)同時(shí)使用，可以對應目標排列和目標在位檢測等多種場(chǎng)合。

此功能等同 V-500iA/2DV 中 Associate tool。

多窗口檢測功能(Multi-Window Tool）

通過(guò)機器人控制器內寄存器R的數值變化切換對應的預設搜索窗口。

多目標檢測功能(Multi-Locator Tool)

通過(guò)機器人控制器內寄存器R的數值變化切換對應的預設目標視覺(jué)程序。

長(cháng)度計測功能(Caliper Tool)

對應指定區域，偵測目標邊緣并測量?jì)蓷l邊緣間長(cháng)度(單位：像素pixel)，乘以轉換因子可以換算為mm?？梢詫繕伺帕屑捌焚|(zhì)檢測等應用場(chǎng)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(jué)程序中因2D成像缺乏有效的特征量而無(wú)法進(jìn)行準確定位時(shí)會(huì )比較有效。

子檢測功能(Child Tool)

允許在一個(gè)父目標檢測(GPM locator tool)下添加一個(gè)子目標檢測(GPM locator tool)構成二級檢測目錄。子檢測將根據父檢測的結果進(jìn)行動(dòng)態(tài)的判定。與條件檢測(Conditional execution tool)同時(shí)使用，可以對應目標排列和目標在位檢測等多種場(chǎng)合。

定位調整功能(Position Adjust Tool)

依據子檢測的結果，對應目標表面明顯特征(如孔，鍵槽)調整父檢測的定位位置，獲得更精確的偏移和旋轉數據。對不能以整個(gè)示教模型進(jìn)行方向性定位的應用較有效。對一個(gè)上級檢測，可以使用多個(gè)下級子檢測來(lái)分析目標的多種局部特性。

曲面匹配功能(Curved Surface Matching Tool)

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

計測輸出功能(Measurement Output Tool)

輸出測量數值(Locator tool中的”Score/分值“、”Size/比例“，Caliper tool中的”Length/長(cháng)度“等)至視覺(jué)寄存器VR。這些數據可以復制至機器人數據寄存器R并在TP程序中自由調用。

視覺(jué)替換功能( Vision Shift)

通過(guò)視覺(jué)程序調整機器人TP程序以對應實(shí)際的工件位置，只需在機器人手爪端添加一臺相機即可執行此功能。固定工件上的3處任意的參考點(diǎn)的位置數據將被自動(dòng)檢測并計算出補償數據。在離線(xiàn)編程或機器人系統搬遷后，使用此功能可極大減少機器人重新示教的時(shí)間。

視覺(jué)零位功能( Vision Mastering)

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

視覺(jué)坐標系設置功能_1( Vision Frame Set)

通過(guò)視覺(jué)程序設置機器人TCP，只需在機器人手爪端TCP對應位置添加一臺相機即可執行此功能。機器人變換不同的姿態(tài)，基于對應用戶(hù)坐標系下相機與目標點(diǎn)間的相對位置數據將被自動(dòng)檢測并計算機器人對應TCP。此功能可提升TCP示教的速度和精確性。

視覺(jué)坐標系設置功能_2( Vision Frame Set)

坐標系設置的另一種功能：通過(guò)視覺(jué)設置一個(gè)與視覺(jué)標定板對等的用戶(hù)坐標系。通過(guò)裝置在機器人手爪末端的相機，用戶(hù)坐標系UF設置在視覺(jué)標定板的原點(diǎn)位置(四點(diǎn)法)，或當視覺(jué)標定板裝置在機器人手爪末端，則工具坐標系UT設置在視覺(jué)標定板的原點(diǎn)位置(六點(diǎn)法)。