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(jī)器人與傳感器技術(shù)，可實(shí)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(jī)器人緊密集成，從而基于從 3D 掃描數(shù)據(jù)得出的“智能”運(yùn)動實(shí)現(xiàn)許多動態(tài)制造過程。

機(jī)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(jī)器人上。

1. 安裝在框架上

在機(jī)架安裝系統(tǒng)中，傳感器處于與機(jī)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(jī)械臂。需要進(jìn)行校準(zhǔn)以建立傳感器坐標(biāo)系和機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系（通常稱為“手對眼”校準(zhǔn)），以便可以由機(jī)器人拾取 3D 點(diǎn)云中標(biāo)識的對象。

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

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

機(jī)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(gè)點(diǎn)云，其中包含箱中同一對象的許多隨機(jī)堆疊的部分。智能本地化軟件處理點(diǎn)云，以識別下一個(gè)要拾取的零件（通常位于堆的頂部）并進(jìn)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(jī)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(jī)械臂（手上）

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

在機(jī)器人手臂上安裝了傳感器的系統(tǒng)所需的校準(zhǔn)通常稱為“手眼”校準(zhǔn)。在保證準(zhǔn)確性的同時(shí)，“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(jī)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(zhǔn)的“非智能”傳感器相比，3D 智能傳感器的第一個(gè)主要優(yōu)勢是它們可以直接與機(jī)器人通信。標(biāo)準(zhǔn)傳感器通常通過主機(jī) PC 與機(jī)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(jī)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(zhǔn)。
傳感器 - 機(jī)器人校準(zhǔn)的目的是建立傳感器的坐標(biāo)系與機(jī)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(diǎn)云中的零件（傳感器坐標(biāo)）轉(zhuǎn)換為機(jī)器人可以通過其運(yùn)動 / 編碼器子系統(tǒng)（機(jī)器人坐標(biāo)）拾取的姿勢。

校準(zhǔn)例程通常需要進(jìn)行簡短的培訓(xùn)設(shè)置，在此過程中，已知的偽影會在幾個(gè)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(jī)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(jī)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(jī)器人程序或校準(zhǔn)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(shí)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(jī)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(jī)器人（VGR）的優(yōu)點(diǎn)

通常，機(jī)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(jī)器人視覺引導(dǎo)，機(jī)器視覺可根據(jù)傳感器的視線提升機(jī)器人以執(zhí)行動態(tài)運(yùn)動，從而使機(jī)器人在制造過程中獲得更大的價(jià)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(jìn)行機(jī)械調(diào)整。

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

高殘留系統(tǒng)價(jià)值，即使更改產(chǎn)量

高機(jī)器效率，可靠性和靈活性

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

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