摄像头赋予工业视觉引导机器人类似人类的功能

使用摄像头可以帮助视觉引导机器人(VGRs)成为工厂车间的真正资产所需的工具。

通过亨利·马特尔 2023年1月16日
提供:Chris Vavra, CFE媒体和技术

视觉引导机器人(VGR)的洞察力

  • 视觉引导机器人(VGR)技术的发展得益于先进的RGBD摄像机,这使得机器人能够准确地获取3D模型。
  • VGRs也比传统机器人更灵活,视觉系统也可以使它们更安全。

机器人技术和视觉技术的融合只是时间问题。第一个视觉引导机器人(VGR)是一个拾取和放置机器,被称为可编程转移机器。从本质上讲,这台机器有一个单色相机,用一种算法编程,拍摄与之交互的每个工件的照片。如果这个碎片与算法不匹配,这个碎片就会被拒绝——可编程传输机器不会与它交互。

如今,由于2D和3D摄像机、视觉伺服控制、嵌入式以太网和包括人工智能(AI)在内的更复杂的软件的进步,VGR技术已经超越了可编程传输机器。RGBD相机(由一个标准RGB相机和一个深度传感器组成)的进步受到了关注,因为它们能够快速获取环境的3D模型,并以低成本的方式估计相机姿态。在RGBD相机之前,其他同步定位和测绘(SLAM)机器人的方法依赖于昂贵得多的激光传感器。

将视觉系统集成到工业机器人中有很多好处。赋予机器人“看”的能力,使其能够精确而一致地区分、挑选、分类、移动、焊接或组装各种部件,无论它们的复杂性如何。例如,汽车装配线上的多步手工焊接任务可能需要10个“盲人”机器人来完成,因为在每次焊接之前,每个零件都必须安装到位。然而,同样的多步骤焊接过程可以用一个VGR完成,因为它的摄像头可以在没有人工辅助的情况下精确地对准不同的部分。

灵活性是vgr的另一个好处。与装配线上的机器视觉系统一样,VGR使用智能处理来给予指令。对代码稍加改动就可以让同一个机器人执行完全不同的任务,在产品和批量运行之间切换,而不需要任何机械调整。

安全是另一个需要考虑的问题。有了vgr,工厂可以显著降低现场事故的风险。为了让您了解这可能是如何工作的,请考虑仓库内的视觉引导叉车。自动叉车将感知其预编程路径上的障碍物和运动,以避免与人或物体接触,同时精确地从托盘中选择货物以满足客户订单。例如,在亚马逊,处理材料的机器人协作机器人(cobots)可以安全地与人类一起工作。

vgr需要以太网交换机

为了增加机器人的视觉,需要一个或多个摄像头。其中一个安装在机械臂上,作为机器的眼睛,其他摄像头安装在工作单元的关键位置,以捕捉更多的视觉数据。增加这些静态摄像头将弥补臂式摄像头的局限性。必须仔细注意确保相机和镜头具有适当的分辨率、帧率和应用所需的景深,且成本可接受。低成本的GigE Vision相机是首选,因为它们使用标准化的,现成的以太网电缆和组件,同时消除了对帧抓取器的需求。

所有这些工程都需要视觉系统供应商、机械臂制造商和机器人系统集成商的共同努力。这并不奇怪,今天的主要趋势是购买已经配备了机器人制造商提供的视觉系统的vgr。这意味着更快地适应生产线,更低的成本,以及来自单个制造商的更灵敏的技术支持。

无论视觉系统是由最终用户还是OEM安装,都需要一个工业以太网交换机来在机器人内部创建一个嵌入式以太网网络。以太网允许各个机器人部件相互通信,并且适用于vgr,因为以太网可以处理图像数据。

机器人内部的空间总是一个限制因素。以太网交换机的紧凑din导轨设计使它们能够轻松地安装在电源、接触器或继电器旁边。以太网供电(PoE, PoE+, PoE++)可用于大多数工业交换机,以简化摄像机和其他组件的连接。除了多个千兆以太网端口外,工业交换机还提供用于光纤连接的SFP插槽。光纤不受电子噪声的影响,因此SFP插槽在机器人和远程高级控制器之间进行远距离通信时可能很有用。而工业交换机剩余的以太网端口能够从机器人单元中的各个组件收集数据。

-这最初出现在欧洲控制工程网站.由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑,控制工程, CFE媒体与技术,cvavra@cfemedia.com