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解析工業(yè)機器人的3D視覺技術及其應用狀況
2018-12-20 閱讀(1686)
工業(yè)機器人作為我國工業(yè)發(fā)展的重要支撐，如今在制造和物流等領域的應用越來越廣泛，而3D視覺作為工業(yè)機器人的“眼睛”，已成為影響工業(yè)機器人領域應用和性能的關鍵因素。本文通過對國內(nèi)外的相關zhuan利文獻檢索，對工業(yè)機器人的3D視覺技術及其應用進行了介紹。
工業(yè)機器人作為我國工業(yè)發(fā)展的重要支撐，如今在制造和物流等領域的應用越來越廣泛，而3D視覺作為工業(yè)機器人的“眼睛”，已成為影響工業(yè)機器人領域應用和性能的關鍵因素。如何通過3D視覺控制技術來提高工業(yè)機器人工作的精度、速度及可靠性，已成為國內(nèi)外關注的焦點。本文中，筆者將通過國內(nèi)外的相關zhuan利文獻檢索，對工業(yè)機器人的3D視覺技術及其應用進行介紹。
3D技術國外分布狀況
通過德溫特世界zhuan利數(shù)據(jù)庫和世界zhuan利文摘數(shù)據(jù)庫，對截至2018 年2月2日公開的zhuan利文獻進行檢索發(fā)現(xiàn)，自1979年美國通用汽車公司提交的公開號為US4254433A “視覺運動跟蹤系統(tǒng)”的zhuan利申請之后，涉及工業(yè)機器人3D視覺控制技術的zhuan利申請總量為2774項。其中該技術常用類型有：被動3D視覺技術（分為單目3D、雙目3D和多目3D，分別是用一個、兩個或兩個以上相機組成立體視覺系統(tǒng)）、通過相機捕捉投射的激光圖像實現(xiàn)立體測量的激光3D掃描技術、利用投影機通過結(jié)構光編碼技術實現(xiàn)3D視角重建過程的結(jié)構光3D掃描技術、通過LED發(fā)射高頻光信號，并根據(jù)信號從發(fā)射到返回的時間差來實現(xiàn)距離測量的TOF相機技術等。其中單目3D視覺技術結(jié)構簡單但精度低；而雙目和多目3D視覺技術精度較高，但算法和結(jié)構相對復雜；激光3D技術速度快，但受到激光散斑缺陷的限制，很難達到較高的精度。同時結(jié)構光3D技術精度高、速度快，卻無法用于透明、黑色或強反射表面，TOF相機技術速度快、精度較高，但成本又相對較高。當下，被動3D、激光3D和結(jié)構光3D視覺技術的發(fā)展較為成熟，并被廣泛應用。
精度是衡量工業(yè)機器人視覺性能的重要指標，目前很多提高視覺精度的基礎技術和核心zhuan利都掌握在日本、美國等一些大型企業(yè)手中，如日本發(fā)那科公司、美國康耐視公司等。
發(fā)那科公司在該領域的主要產(chǎn)品是配置在工業(yè)現(xiàn)場的工業(yè)機器人，其所使用的機器視覺系統(tǒng)包括立體視覺法、結(jié)構光法及激光掃描法。其具有代表性的3D視覺系統(tǒng)技術是公開號為US6490369B1的zhuan利申請，其存儲有具備ID參數(shù)及鏡頭確定位置信息的方盒模板，它將存儲信息中的變形圖像轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸崍D像，確定真實圖像的參數(shù)并與模板參數(shù)比較，使得計算機能夠識別用于機器人進行先期操作的方盒。此外，其公開號為EP1584426A1的zhuan利申請，還涉及工具中心點的校準系統(tǒng)。在此基礎上，發(fā)那科公司還于2006年研發(fā)了FANUC iR Vision 3DL視覺系統(tǒng)，該視覺系統(tǒng)由一個安裝于地面上的3D激光傳感器來完成視覺數(shù)據(jù)采集，該技術解決了機器人抓取毛坯件后，上料定位孔位置變化等問題，可自動完成位置變化，實現(xiàn)高精度上料。
除了提高技術精度外，安全性也是工業(yè)機器人應用中一項非常重要的指標。藍芯科技公司是一家通過3D視覺技術來提高工業(yè)機器人安全性的公司。
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