時間:2015-12-18 14:47:45來源:廣州市西克傳感器有限公司 技術(shù)服務(wù)部 文衛(wèi)康
西克中國的目標(biāo):成為柔性自動化的參與者,而機器人是柔性自動化的一部分。
一、機器人柔性自動化
柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)簡稱柔性制造技術(shù),它以工藝設(shè)計為先導(dǎo),以數(shù)控技術(shù)為核心,是自動化地完成企業(yè)多品種、多批量的加工、制造、裝配、檢測等過程的先進生產(chǎn)技術(shù)。它涉及到計算機、網(wǎng)絡(luò)、控制、信息、監(jiān)測、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真、質(zhì)量控制與生產(chǎn)管理等技術(shù)。
● 那什么是基于機器人的柔性自動化呢?
簡單來說,就是機器人單元的建立以便在生產(chǎn)過程中能比較容易地根據(jù)需求作出改變。
● 柔性自動化有以下要求:
√ 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計
√ 易于配置
√ 可能適應(yīng)于有差異的產(chǎn)品
√ 可靠
● 對于終端用戶來說,柔性自動化能夠:
√ 降低操作成本
√ 降低投資成本
√ 改善工作環(huán)境
● 機器人柔性自動化的基本原理:
二、兩種基于機器人的零部件抓取的解決方案:
PLB視覺系統(tǒng):
PLB主要用于箱體中零部件的定位,它包含一個用于獲取高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)的3D相機,和用于3D圖形匹配的零部件CAD文件,以及用于機器人集成的工具。它的作用就是使機器人拾取箱體中的物體。
上圖所示為箱體內(nèi)零部件拾取系統(tǒng)的組成部分。其中PLB系統(tǒng)包含了3D視覺系統(tǒng),用于獲取箱體部分的3D點云數(shù)據(jù),以及相應(yīng)的軟件。其功能主要包含:讀取抓具和零部件的3D CAD文件模型數(shù)據(jù),做相應(yīng)的碰撞,重疊計算處理;與機器人進行相應(yīng)的通訊;對系統(tǒng)進行配置;基于3D點云數(shù)據(jù)選擇拾取的零部件,并向機器人控制器輸出對應(yīng)的坐標(biāo)。
下圖為PLB視覺傳感器的掃描范圍示意圖:
其中3D相機為 ScaningRuler ,它發(fā)出一條紅色的激光線,能測量物體的輪廓,由于內(nèi)部有一個旋轉(zhuǎn)機構(gòu),能夠帶動激光線旋轉(zhuǎn)一定的角度,如下圖所示,因此,3D相機固定安裝,通過內(nèi)部裝置的旋轉(zhuǎn),能夠測量到相機下方的3D場景。
◆ 離物體上表面最小距離(stand off):1000 mm
◆ 最大距離:2000 mm
◆ 最大高度范圍(height range):1000 mm
● (height range + stand - off = max distance)
◆ 視野范圍 Volume Of View- VOV (LxWxH):
● 800x1200x1000mm (stand -off為1 m)
● 1000x1200x750 mm ( stand-off為1.25m)
◆ 掃描速度:
● 3 秒/圖片, 即掃描整個3D場景需要3s
◆ 分辨率
● 1-4 mm, 與到相機的距離相關(guān)
● 1 mm (x,y,z) @ 到相機距離為1m
● 4 mm (x,y,z) @到相機距離為2m
◆ 精度
● 對應(yīng)于上面的分辨率
三、PLR視覺系統(tǒng)
PLR是一個獨立的視覺系統(tǒng),它包含了相應(yīng)的軟件和工具,能夠在卸載過程中(de-racking)對零部件特定的部位進行定位,以便機器人對部件進行抓取。
它是基于2D視覺+3D視覺原理來進行定位,2D視覺是對特定部位進行圖像匹配,3D視覺是它能夠發(fā)出十字形的激光線,用于計算該部件的傾斜角度。
下圖為PLR視覺系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖:
◆ 模式匹配(2D) 和激光三角測量原理 (3D)能夠計算出部件的位置信息(X, Y, Z, Rx, Ry, Rz)
◆ 工作距離:365 mm
◆ 視野大小:225x170 mm
◆ 定位精度:
● +/- 0,5mm (X,Y,Z)
● +/- 0,1º (Rx, Ry, Rz)
◆ 定位時間:< 500 ms
下圖是PLR系統(tǒng)的基本構(gòu)成示意圖:
首先通過PLR設(shè)備對部件的特定區(qū)域進行學(xué)習(xí)。在定位過程中,基于特征部位的縮放大小,X,Y,Z偏移量進行初步定位。如果精度不在范圍內(nèi),需要機器人調(diào)整相機的姿態(tài)和位置,對相機重新對齊,直到滿足在一定的精度范圍內(nèi)。
PLR和PLB視覺系統(tǒng)結(jié)合機器人在汽車行業(yè),機械制造與零部件供應(yīng)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。上述技術(shù)的深度應(yīng)用將會為機器人應(yīng)用注入新興力量,并隨之帶來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。西克中國可依托該市場環(huán)境及自身產(chǎn)品優(yōu)勢,加強此技術(shù)應(yīng)用的推廣,從而取得與客戶的共贏。
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