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解析工业机器人3D视觉技术及其应用状况
2019-01-24 19:15:35
工业机器人作为我国工业发展的重要支撑,如今在制造和物流等领域的应用越来越广泛,而3D视觉作为工业机器人的“眼睛”,已成为影响工业机器人领域应用和性能的关键因素。本文通过对国内外的相关zhuan利文献检索,对工业机器人的3D视觉技术及其应用进行了介绍。
 
工业机器人作为我国工业发展的重要支撑,如今在制造和物流等领域的应用越来越广泛,而3D视觉作为工业机器人的“眼睛”,已成为影响工业机器人领域应用和性能的关键因素。如何通过3D视觉控制技术来提高工业机器人工作的精度、速度及可靠性,已成为国内外关注的焦点。本文中,笔者将通过国内外的相关zhuan利文献检索,对工业机器人的3D视觉技术及其应用进行介绍。
 

3D技术国外分布状况
 
通过德温特世界zhuan利数据库和世界zhuan利文摘数据库,对截至2018 年2月2日公开的zhuan利文献进行检索发现,自1979年美国通用汽车公司提交的公开号为US4254433A “视觉运动跟踪系统”的zhuan利申请之后,全球涉及工业机器人3D视觉控制技术的zhuan利申请总量为2774项。其中该技术常用类型有:被动3D视觉技术(分为单目3D、双目3D和多目3D,分别是用一个、两个或两个以上相机组成立体视觉系统)、通过相机捕捉投射的激光图像实现立体测量的激光3D扫描技术、利用投影机通过结构光编码技术实现3D视角重建过程的结构光3D扫描技术、通过LED发射高频光信号,并根据信号从发射到返回的时间差来实现距离测量的TOF相机技术等。其中单目3D视觉技术结构简单但精度低;而双目和多目3D视觉技术精度较高,但算法和结构相对复杂;激光3D技术速度快,但受到激光散斑缺陷的限制,很难达到较高的精度。同时结构光3D技术精度高、速度快,却无法用于透明、黑色或强反射表面,TOF相机技术速度快、精度较高,但成本又相对较高。当下,被动3D、激光3D和结构光3D视觉技术的发展较为成熟,并被广泛应用。
 
精度是衡量工业机器人视觉性能的重要指标,目前很多提高视觉精度的基础技术和核心zhuan利都掌握在日本、美国等一些大型企业手中,如日本发那科公司、美国康耐视公司等。
 
发那科公司在该领域的主要产品是配置在工业现场的工业机器人,其所使用的机器视觉系统包括立体视觉法、结构光法及激光扫描法。其具有代表性的3D视觉系统技术是公开号为US6490369B1的zhuan利申请,其存储有具备ID参数及镜头确定位置信息的方盒模板,它将存储信息中的变形图像转变为真实图像,确定真实图像的参数并与模板参数比较,使得计算机能够识别用于机器人进行先期操作的方盒。此外,其公开号为EP1584426A1的zhuan利申请,还涉及工具中心点的校准系统。在此基础上,发那科公司还于2006年研发了FANUC iR Vision 3DL视觉系统,该视觉系统由一个安装于地面上的3D激光传感器来完成视觉数据采集,该技术解决了机器人抓取毛坯件后,上料定位孔位置变化等问题,可自动完成位置变化,实现高精度上料。
 
除了提高技术精度外,安全性也是工业机器人应用中一项非常重要的指标。蓝芯科技公司是一家通过3D视觉技术来提高工业机器人安全性的公司。
 
高精度悟空3D相机是杭州蓝芯科技有限公司针对近距离场景研发的高精度深度相机。非常适合各种机械臂抓取场景应用,公司还可以提供完整的解决方案和SDK。利用3D传感器来确定操作人员的行动轨迹,避免发生安全事故,进而提供智能保障。

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