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机器视觉定位技术帮助智能工业机器人

时间:2019-01-07来源:广州乐行机器视觉设备技术有限公司浏览次数:

根据工信部2018年9月27日的数据,2018年1-8月,我国累计产量达到101717台,比去年同期增长19.4%,同时,辅助机器人生产精度更高、适应性更强的自动化技术也取得了长足的进步。o近年来发展迅速,工业机器人和机器视觉技术不仅限于工业生产场景的组合,而且随着经验的积累和技术瓶颈的突破,发挥着更重要的作用。
    
     对于传统意义上的工业自动化,工业机器人在控制系统的指挥下,重复特定的动作流程完成加工,即产品加工精度的保证取决于控制系统的稳定性和整个机械系统的精度,而随机误差则取决于控制系统的精度。ORS在加工过程中是不可避免的,如不可预测的振动、工作站之间产品传输的偏移等。此外,机械结构长期使用和精度下降带来的系统误差也会导致产品的大量报废。简单的传感器很难避免这些误差。随着复杂的X产品序列和市场对柔性生产的日益增长的需求,使得工业机器人在盲目的情况下很难做到这一切。
    
     当工业机器人具有机器视觉所赋予的视觉时,这些问题很容易得到解决,当工业机器人看到目标后,通过精确的分析定位,可以引导动作,避免了产品传递的偏差,提高了不同产品的生产适应性,大大提高了生产效率。产品加工精度的提高,机器视觉还可以检测成品的精度,消除人工取样造成的效率低下、误差和遗漏,随着智能制造的发展,具有视觉感知功能的智能设备越来越受欢迎。机器视觉作为前端感知的核心组成部分,具有很强的市场需求,海康机器人在海康威机器视觉事业部起步。海康机器人多年来依靠海康威在图像传感、人工智能、分析等领域的技术积累,已发展成为全球移动机器人、机器视觉产品和算法平台提供商。公司坚持自主研发,不断推进智能制造过程。
    
     机器人引导定位是机器视觉与机器人相结合的最常见应用场景,海康机器人及其合作伙伴在这种场景中实施了大量成功案例和成熟方案,机器人定位与引导大致分为三种模式,并进一步分为六种模式。子类别:
    
    
    
     图1所示的三种工作模式称为固定摄像机模式,即摄像机安装在设备机架上,不随机器人的任意运动而移动。从左到右分为抓取模式、抓取偏移校正模式和放置模式,在抓取状态下,摄像机对来料进行拍照和大致定位,并将定位信息传递给机器人,使机器人能够根据定位信息抓取来料,从而达到抓取的目的。h可降低站间传动机构的精度要求,保证抓取的稳定性;抓取补偿条件可由机械臂另一侧的下摄像机精确确定两次,以在很大程度上消除来料偏差,保证抓取的稳定性。每一种来料都能有针对性的加工,放置工作条件的内容范围很广,可以简单放置,也可以安装、安装等,即使最终的目标位置是通过摄像机定位的,结合以上两种工作条件,也可以真正地对每个工件进行定位。
    
    
    
     图2说明了两种运动摄像机模式,即摄像机安装在机械臂的顶部,随随机臂移动,虽然与上述固定摄像机模式不同,但固定摄像机模式和移动摄像机模式都具有相同的功能,可以实现定向、抓取和引导放置,而在保证其功能的前提下,它们可以提供更多的安装可能性,以应对不同的环境和硬件限制。
    
    
    
     对于不同的设备安装场景,也可以结合固定摄像机模式和运动摄像机模式,提高硬件安装的适应性,如图3所示。
    
     根据不同的场景,合理的整个系统的设计和安装布局是利用各种硬件的选择和配置,确保机器视觉技术与机器人有效配合的前提。
    
     海螺8是海康视觉厂生产的相机。它的装配需要一系列的动作,如前盖定位、泡沫进给、透镜定位和安装、灯板定位和锁定、前端部件定位和安装等。在整个过程中,大量的机器人和机器视觉联合定位和引导被应用。图4,灯板锁紧站负责灯板锁紧过程中螺钉的进线定位和导向安装。由于设备安装空间的限制,本项目选择了更灵活、空间要求更低的方式安装移动摄像机,海康威自主研发制造了600万像素阵列摄像机,镜头500万片,焦距25毫米,机械手端部装有环形LED光源,移动WI操纵器。
    
    
    
     在图4左侧所示的灯板定位螺钉固定位置,螺孔精度为0.05mm,对视觉精度和机器人配合提出了更高的要求,当摄像机和机械手将螺钉定位在退料位时,前端的铁吸收器操作器准确地吸收螺钉并移动到安装位置。在摄像机拍摄安装位置的定位螺孔的另一张照片后,螺钉被精确地拧紧。
    
     单螺杆完成安装过程只需不到5秒,视觉定位大大提高了一次性安装的稳定性,避免了针对螺孔和效率波动的人工安装造成的时间浪费,降低了人工成本。它不仅降低了成本,而且优化了加工技术,提高了生产率。
    
     在合理的硬件选择和空间配置的基础上,可以获得稳定、良好的图像质量(如图4右侧所示),借助于海康机器人自主开发的工业相机客户端MVS和海康视频机视觉虚拟机算法平台,图像中螺孔的特征是通过模板匹配和圆搜索工具准确分析定位。
    
     在设备最终投入使用之前,它将经历一个重要的环节——校准,这也是视觉和机器人之间的桥梁。
    
     海康威虚拟机算法平台包括成熟的校准算法模块。在保证校准过程开发的高效性的基础上,工程师可以利用完善的校准算法模块自行定制校准过程,实现校准过程的简洁性、准确性和可重用性。
    
     在合作伙伴利用海康威视觉机器视觉虚拟机算法平台开发的一个视觉项目中,设备需要分别在三个工作站上校准三个摄像头,在第二个位置以最高的精度和最佳的空间条件,即抓取偏移补偿位置,固定安装在框架内,获取了具有角点(方向)的点阵校准板的11个位置。利用海康威机器视觉虚拟机算法平台中的多点标定模块,实现了两个位置的11点标定,一是三位摄像机只需从标定板采集一次图像。通过对不同采矿图中相同特征的坐标进行比较,得到不同像素级的相机比例尺和角度之间的转换关系。即通过坐标映射建立两个位置摄像机之间的关系,完成一个位置摄像机和三个位置摄像机的标定。
    
    
    
     整个校准过程只需收集13张照片。在不影响精度的前提下,利用坐标映射大大简化了标定过程,节省了开发和时间成本,对于标定过程本身,如图5所示,在现有模块的基础上,在N点标定模块中只设置了N点阶跃的距离d和旋转角度alpha。根据机器人的实际动作和图像中的定位特征进行选择。海康威机器视觉虚拟机算法平台自动完成校准矩阵的计算,按照图形位置和姿态的顺序将最终图像坐标转换为物理坐标,使用时,特征点可以是图5示例中的圆、角线段等任何特征。这也消除了校准板选择的局限性,引入旋转角度A解决了机械手末端旋转轴与执行机构之间的非同轴问题,在此基础上完成一个或三个工作站的坐标映射,甚至完成更多的定制校准过程。整个过程的开发周期将大大缩短。
    
     在软件层面,视觉系统的主要任务是与设备的正常运动进行通信。海康机器人合作伙伴已成功对接了ABB、爱普生、发那科等多个工业机器人在实际操作中的多个项目,其次,任何系统的开发最终都将在界面的操作中实现。对于操作人员来说,界面的友好性也是确保设备正常有效使用的重要因素。
    
     根据不同客户自身应用案例的需要,海康威可视机器视觉虚拟机算法平台提供了多种通信模块来处理不同的通信协议,同样,海康威可视机器视觉虚拟机算法平台丰富的SDK也为工程师提供了开发的可能性。软件独立地满足不同的应用场景和客户需求。图6是一个由合作伙伴编写的软件接口,该合作伙伴在机器人匹配项目中调用了海康威视觉机器视觉的虚拟机算法平台SDK。
    
    
    
     界面主体显示摄像机的实时图像采集。在功能页面右侧,可以设置光源、摄像头、视觉方案等多种选项,并可根据需要随时增减。
    
     在人工智能时代,工业应用对机器人的需求已经突破了既定的重复简单装配工作。面对更高的延展性要求,机器视觉正逐渐扩大机器人的应用范围。
    
     本文以机器视觉与工业机器人相结合的方法,重点介绍了机器视觉在定位制导工程中的应用,并通过硬件系统建设、标定过程设计和软件开发的实例,说明了机器视觉在工程开发中的难点和优势。界面设计,旨在为二者在多领域和深层次应用中的结合提供更有价值的经验。
    
    

广州乐行机器视觉设备技术有限公司专业从事自动化检测设备,视觉传感器研究与开发,提供各种行业的解决方案,作为专注于机器视觉应用的公司,我们在视觉、机械、电气方面的整合能力达到了较高水平。能在短期内根据客户的需求研发、设计、生产出较高水平的非标设备、检测系统。

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