制造公司必須使他們的生產(chǎn)和分銷系統(tǒng)自動(dòng)化以保持領(lǐng)先地位，否則他們將面臨競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的挑戰(zhàn)。通過機(jī)器人與傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低成本，高產(chǎn)量和多動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)架構(gòu)來快速響應(yīng)客戶需求量。

本文探討了如何將3D智能傳感器與機(jī)器人緊密集成，從而基于從3D掃描數(shù)據(jù)得出的“智能”運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)許多動(dòng)態(tài)制造過程。

機(jī)器人配置智能3D傳感器的方法

常用的方法有兩種，一是安裝在框架上，二是安裝在機(jī)器人上。

1.安裝在框架上

在機(jī)架安裝系統(tǒng)中，傳感器處于與機(jī)器人分離的固定位置。傳感器掃描工作區(qū)域以定位對(duì)象，并將姿勢(shì)數(shù)據(jù)傳送到機(jī)械臂。需要進(jìn)行校準(zhǔn)以建立傳感器坐標(biāo)系和機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系（通常稱為“手對(duì)眼”校準(zhǔn)），以便可以由機(jī)器人拾取3D點(diǎn)云中標(biāo)識(shí)的對(duì)象。

3D智能傳感器執(zhí)行校準(zhǔn)，點(diǎn)云采集，零件定位和機(jī)器人通信。機(jī)器人執(zhí)行路徑規(guī)劃邏輯，該邏輯可以準(zhǔn)確有效地移動(dòng)末端執(zhí)行器以拾取零件。

機(jī)器人安裝的傳感器，用于掃描和檢查大型目標(biāo)。資料來源：LMI Technologies

框裝方法在箱揀貨中很常見，其中掃描數(shù)據(jù)是一個(gè)點(diǎn)云，其中包含箱中同一對(duì)象的許多隨機(jī)堆疊的部分。智能本地化軟件處理點(diǎn)云，以識(shí)別下一個(gè)要拾取的零件（通常位于堆的頂部）并進(jìn)入制造過程。

除了用于拾取和放置的對(duì)象檢測(cè)之外，傳感器還可以用于目標(biāo)的測(cè)量和質(zhì)量檢查，其中機(jī)器人會(huì)將要檢查的對(duì)象提供給傳感器，并做出通過/不通過決策。

2.安裝在機(jī)械臂（手上）

在此配置中，傳感器安裝在機(jī)器人末端執(zhí)行器上，并引導(dǎo)機(jī)器人執(zhí)行實(shí)時(shí)定位和關(guān)鍵任務(wù)，例如焊縫跟蹤或組裝。

在機(jī)器人手臂上安裝了傳感器的系統(tǒng)所需的校準(zhǔn)通常稱為“手眼”校準(zhǔn)。在保證準(zhǔn)確性的同時(shí)，“牽手眼”系統(tǒng)具有高度的靈活性，能夠克服固定工作環(huán)境的局限性，并且可以檢查具有許多被遮擋區(qū)域的大型目標(biāo)。

傳感器與機(jī)器人集成的關(guān)鍵要素：“非智能”與智能方法

1.溝通

與標(biāo)準(zhǔn)的“非智能”傳感器相比，3D智能傳感器的第一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是它們可以直接與機(jī)器人通信。標(biāo)準(zhǔn)傳感器通常通過主機(jī)PC與機(jī)器人通信，這會(huì)增加延遲，系統(tǒng)成本和集成復(fù)雜性。

2.校準(zhǔn)。

傳感器-機(jī)器人校準(zhǔn)的目的是建立傳感器的坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系。 這導(dǎo)致了轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換將位于3D點(diǎn)云中的零件（傳感器坐標(biāo)）轉(zhuǎn)換為機(jī)器人可以通過其運(yùn)動(dòng)/編碼器子系統(tǒng)（機(jī)器人坐標(biāo)）拾取的姿勢(shì)。

校準(zhǔn)例程通常需要進(jìn)行簡短的培訓(xùn)設(shè)置，在此過程中，已知的偽影會(huì)在幾個(gè)方向上呈現(xiàn)給傳感器（例如球桿）。 分析所得的掃描以提取姿勢(shì)數(shù)據(jù)并建立6自由度轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換將球桿位置從3D掃描轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)器人位置。

3.測(cè)量算法開發(fā)。

3D智能傳感器提供內(nèi)置的測(cè)量工具和控制決策，使機(jī)器人系統(tǒng)能夠測(cè)量和檢查目標(biāo)物體。 如果沒有昂貴的第三方軟件和外部PC，“非智能”傳感器將無法提供這些相同的檢查功能。

由于您無需編寫任何機(jī)器人程序或校準(zhǔn)例程，也無需添加第三方軟件或PC，因此使用3D智能傳感器可快速部署解決方案。 如果想實(shí)現(xiàn)更高靈活性和控制力，則可以選擇使用軟件開發(fā)套件來開發(fā)自定義工具并將其嵌入到傳感器中。

智能3D機(jī)器人視覺可用于汽車間隙和沖洗檢查。資料來源：LMI Technologies

視覺引導(dǎo)機(jī)器人（VGR）的優(yōu)點(diǎn)

通常，機(jī)器人會(huì)盲目地重復(fù)移動(dòng)到其工作范圍內(nèi)的已知位置。借助智能3D機(jī)器人視覺引導(dǎo)，機(jī)器視覺可根據(jù)傳感器的視線提升機(jī)器人以執(zhí)行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)器人在制造過程中獲得更大的價(jià)值。

VGR已在許多行業(yè)中使用，包括包裝與物流，汽車，制藥，醫(yī)療，電子，食品和飲料。產(chǎn)品和批生產(chǎn)之間的切換是由軟件控制的，并且非常快速，無需進(jìn)行機(jī)械調(diào)整。

VGR的制造優(yōu)勢(shì)：

將非智能機(jī)器人擴(kuò)展到更智能的應(yīng)用程序中

高殘留系統(tǒng)價(jià)值，即使更改產(chǎn)量

高機(jī)器效率，可靠性和靈活性

進(jìn)一步降低了體力勞動(dòng)成本

VGR行業(yè)應(yīng)用示例：

最常見的VGR應(yīng)用是拾取和放置，傳感器安裝在工作區(qū)域上，機(jī)器人在該工作區(qū)域中執(zhí)行拾取和放置運(yùn)動(dòng)（例如，將零件從傳送帶轉(zhuǎn)移到箱子）。

VGR的另一個(gè)常見應(yīng)用是零件檢查，其中機(jī)器人上的操縱器將傳感器移動(dòng)到工件上的各種特征以進(jìn)行檢查（例如，車身上的間隙和齊平檢查，或孔和螺柱尺寸公差）。

最后，VGR的最復(fù)雜的應(yīng)用是機(jī)器人上的機(jī)械手拾取包含多個(gè)傳感器的“夾具”，并進(jìn)行編程以拾取工件并使用傳感器反饋引導(dǎo)其插入更大的組件中（例如，門板或擋風(fēng)玻璃插入）。

來源：傳感器專家網(wǎng)

責(zé)任編輯：haq