制造公司必須使他們的生產(chǎn)和分銷系統(tǒng)自動化以保持領(lǐng)先地位，否則他們將面臨競爭對手的挑戰(zhàn)。通過機器人與傳感器技術(shù)，可實現(xiàn)低成本，高產(chǎn)量和多動態(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 智能傳感器與機器人緊密集成，從而基于從 3D 掃描數(shù)據(jù)得出的“智能”運動實現(xiàn)許多動態(tài)制造過程。

機器人配置智能 3D 傳感器的方法

常用的方法有兩種，一是安裝在框架上，二是安裝在機器人上。

1. 安裝在框架上

在機架安裝系統(tǒng)中，傳感器處于與機器人分離的固定位置。傳感器掃描工作區(qū)域以定位對象，并將姿勢數(shù)據(jù)傳送到機械臂。需要進行校準以建立傳感器坐標(biāo)系和機器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系（通常稱為“手對眼”校準），以便可以由機器人拾取 3D 點云中標(biāo)識的對象。

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

框式傳感器和機械手用于垃圾箱揀選應(yīng)用。資料來源：LMI Technologies

機器人安裝的傳感器，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)是一個點云，其中包含箱中同一對象的許多隨機堆疊的部分。智能本地化軟件處理點云，以識別下一個要拾取的零件（通常位于堆的頂部）并進入制造過程。

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

固定式傳感器，用于尺寸測量和質(zhì)量檢查。資料來源：LMI Technologies

2. 安裝在機械臂（手上）

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

在機器人手臂上安裝了傳感器的系統(tǒng)所需的校準通常稱為“手眼”校準。在保證準確性的同時，“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)準的“非智能”傳感器相比，3D 智能傳感器的第一個主要優(yōu)勢是它們可以直接與機器人通信。標(biāo)準傳感器通常通過主機 PC 與機器人通信，這會增加延遲，系統(tǒng)成本和集成復(fù)雜性。

智能 3D 機器人視覺系統(tǒng)，用于半結(jié)構(gòu)化垃圾箱揀選。資料來源：LMI Technologies

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

校準例程通常需要進行簡短的培訓(xùn)設(shè)置，在此過程中，已知的偽影會在幾個方向上呈現(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)的機器人位置。

3. 測量算法開發(fā)。
3D 智能傳感器提供內(nèi)置的測量工具和控制決策，使機器人系統(tǒng)能夠測量和檢查目標(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器人程序或校準例程，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)機器人（VGR）的優(yōu)點

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

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，無需進行機械調(diào)整。

VGR 的制造優(yōu)勢：
將非智能機器人擴展到更智能的應(yīng)用程序中

高殘留系統(tǒng)價值，即使更改產(chǎn)量

高機器效率，可靠性和靈活性

進一步降低了體力勞動成本

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，機器人在該工作區(qū)域中執(zhí)行拾取和放置運動（例如，將零件從傳送帶轉(zhuǎn)移到箱子）。

VGR 的另一個常見應(yīng)用是零件檢查，其中機器人上的操縱器將傳感器移動到工件上的各種特征以進行檢查（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)用是機器人上的機械手拾取包含多個傳感器的“夾具”，并進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）。

審核編輯 黃昊宇