基于3D視覺(jué)技術(shù)的機器人系統

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有類(lèi)似于人類(lèi)視力的機器人系統不再是科幻小說(shuō)中的夢(mèng)想。今后，3D視覺(jué)系統將成為機器人系統的標準附加設備，攜手機器人共同打造夢(mèng)幻般視覺(jué)。坐落在Mich州Rochester Hills地區的Fanuc Robotics公司的智能機器人和視覺(jué)系統部經(jīng)理Edward Roney先生解釋說(shuō)：“采用由當今技術(shù)水平所提供的處理器，我們實(shí)上可以觀(guān)察多幅圖像，并對一個(gè)物體的幾何形狀進(jìn)行實(shí)時(shí)分析?！?Fanuc 公司開(kāi)發(fā)了稱(chēng)之為iRVision的第一套工業(yè)用集成3D視覺(jué)系統，該技術(shù)已應用于所有的Fanuc R-30iA型機器人系統上。全部工藝由主機器人上的CPU單元執行，因而不會(huì )產(chǎn)生通信延時(shí)的現象，也需要再附加硬件。

　　Iowa州Ellison Technologies Automation公司是一家機器人系統成套供應商，也是一家技術(shù)咨詢(xún)公司，按照其總裁John Burg先生的說(shuō)法，隨著(zhù)生產(chǎn)需求的不斷提高、生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展以及機器人成本費用的不斷增長(cháng)，在今后幾年中，3D視覺(jué)系統將成為機器人系統的標準附加設備。

　　John Burg先生說(shuō)：“現在的生產(chǎn)技術(shù)正在以足夠快的步伐向前發(fā)展，但價(jià)格也在不斷上漲，顧客對視覺(jué)系統的易用性和靈活性要求越來(lái)越高?！盉urg先生認為，Fanuc機器人和3D視覺(jué)系統應用成熟，已經(jīng)在物流、焊接工藝和機床的零件裝卸過(guò)程等一系列活動(dòng)中攜手合作，這一技術(shù)將有利于提高工作效率、降低人工勞務(wù)費用并提高產(chǎn)品質(zhì)量。他解釋說(shuō)：“采用新技術(shù)和安裝新設備的其中一個(gè)目的就是要長(cháng)期地降低生產(chǎn)成本?！?/P>

　　因此，為什么3D視覺(jué)技術(shù)會(huì )越來(lái)越受到人們的青睞？因為隨著(zhù)其處理能力的提高，處理器和存儲器的費用不斷降低，編程員可以做更多的工作，不僅是拍攝一幅圖像，還可以將其與相應的參考模型進(jìn)行對比，而早期的大部分2D視覺(jué)圖像就是建立在這一技術(shù)基礎之上。

　　視覺(jué)系統的發(fā)展

　　機器人視覺(jué)系統最早應用于汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的成套車(chē)體生產(chǎn)機器人上。如果沒(méi)有視覺(jué)系統，需要采用特殊的工具在車(chē)體上加工孔徑，以便使機器人能夠知道車(chē)體的具體位置。然而在視覺(jué)攝像系統開(kāi)發(fā)以后，就再也不需要這類(lèi)昂貴的加工工具了。機器人能夠自動(dòng)地確定車(chē)體的確切位置，然后通過(guò)數學(xué)方式計算出這四個(gè)孔徑的位置。

　　如圖2所示：用于12個(gè)組裝件的零件安放在一輛小車(chē)上，每一個(gè)組裝件的正確零件位于每一個(gè)插槽之中。FANUC M-16iB型機器人使用iRVision 3DL視覺(jué)系統讓小車(chē)正確就位。

　　Fanuc 公司的Roney先生進(jìn)一步解釋說(shuō)：“從很早的時(shí)候開(kāi)始，我們就認識到采用視覺(jué)系統是降低工具成本的一種很好的方法。加工工具是非常昂貴的，而且是固定不變的。如果制造商需要在第二年改變車(chē)型，那么必須更新全部工具?！卑凑誖oney先生的說(shuō)法，在采用視覺(jué)技術(shù)以后，汽車(chē)制造商可以在模具和夾具制造方面每年節約幾百萬(wàn)美元的資金。

　　視覺(jué)系統采用運算技術(shù)來(lái)識別圖像，然后通過(guò)培訓，教會(huì )機器人識別事物并尋找所需要的東西。圖像建立在大量的像素數據基礎之上，系列中的每一個(gè)像素都有一個(gè)灰度等級，然后通過(guò)運算技術(shù)分析數據。

　　機器人可以判斷出圖像的拍攝位置，因此能夠識別物體所處的位置，然后判斷其相應的尺寸、形狀和質(zhì)量；也可以根據圖像和運算法則更改程序，例如，不同大小的零件可以采用不同的路徑，零件A將在零件B應該落下的地方掉落。

　　坐落在Mich州Lansing鎮的Aptura Machine Visioning公司的總裁David Dechow先生解釋說(shuō)：“帶有視覺(jué)系統的機器人，最終將能夠在任何方向上操縱任何類(lèi)型的零件?！辈捎秒S機附帶的攝像系統或遙控攝像機，可以獲取一個(gè)物體的快速拍攝圖像并找到該物體與機器人的相對位置。Ind州Ft.Wayne市Guide Engineering公司的控制工程師Jeremy Pennington先生說(shuō)：“然后，該FANUC機器人可以利用這一位置數據來(lái)確定該物體所處的位置，無(wú)論將機器人移動(dòng)到什么位置都可以實(shí)現?！?/P>

3D視覺(jué)系統的應用

　　3D視覺(jué)系統可以應用于很多領(lǐng)域，其中在容器中