工業(yè)機器人堆垛視覺系統(tǒng)詳解

學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,要完成正常的生產任務,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)實現的原理。

2.5D 視覺堆垛

視覺堆垛程序通過相機視野內目標比例的變化來估算目標的高度并引導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值，并引導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 (從堆垛層數提取Z軸偏移)

此功能通過視覺結合視覺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(目標高度)來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 復數視野功能

3D復數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聯。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，可以獲得適當的外部光線環(huán)境，提升整個視覺系統(tǒng)的能力。

自動曝光功能

根據周圍環(huán)境光線強度的變化，機器人將自動調節(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)形網絡功能(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絡調用附有 iRVision 視覺系統(tǒng)的機器人的偏移檢測數據。

斑點檢測功能(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、曲率等)的二元(黑白)目標位置。與條件檢測(Conditional execution tool)同時使用，可以應用于目標排列和品質檢測等多種場合。

灰度檢測功能(Histogram Tool)

在指定區(qū)域內檢測光線強度(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)同時使用，可以對應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程序。

長度計測功能(Caliper Tool)

對應指定區(qū)域，偵測目標邊緣并測量兩條邊緣間長度(單位：像素pixel)，乘以轉換因子可以換算為mm?？梢詫繕伺帕屑捌焚|檢測等應用場合。

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)構成二級檢測目錄。子檢測將根據父檢測的結果進行動態(tài)的判定。與條件檢測(Conditional execution tool)同時使用，可以對應目標排列和目標在位檢測等多種場合。

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。對不能以整個示教模型進行方向性定位的應用較有效。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，模型內顯示為不同顏色)來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/長度“等)至視覺寄存器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。

視覺替換功能( Vision Shift)

通過視覺程序調整機器人TP程序以對應實際的工件位置，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據將被自動檢測并計算出補償數據。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軸的零位數據，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據將被自動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 離線編程和其他視覺應用。

視覺坐標系設置功能_1( Vision Frame Set)

通過視覺程序設置機器人TCP，只需在機器人手爪端TCP對應位置添加一臺相機即可執(zhí)行此功能。機器人變換不同的姿態(tài)，基于對應用戶坐標系下相機與目標點間的相對位置數據將被自動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。

視覺坐標系設置功能_2( Vision Frame Set)

坐標系設置的另一種功能：通過視覺設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設置在視覺標定板的原點位置(四點法)，或當視覺標定板裝置在機器人手爪末端，則工具坐標系UT設置在視覺標定板的原點位置(六點法)。