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Cover Story

3D视觉引导的机器人
3D 视觉引导机器人

抓取随机放置的零件

Track seals

文/ SICK公司

北美一家非公路设备制造商选 80 磅不等，并且有右侧版本和左侧
择 Midwest Engineering Systems 公司 版本之分，长度最长可达 17 英寸（约 Track links Track bushings
Track pins
（MWES）为其开发一套独特的 3D 视 43cm）。
图1：使用轨道销子和衬套将轨道链节连接在
觉引导的部件搬运系统，要让机器人 在这项应用中，机器人将轨道链 一起，形成一个支撑轨结构，用于连续轨道推
进系统的轨道链装配。
将任意堆放在物料箱中的零件抓取出 节从物料箱中抓取出来，送到一个热
来，并放置到指定位置。 处理过程环节。轨道链节最初放置在 物料箱中零件的 3D 点云。
使用单相机三角测量、立体相机、 两个物料箱中，输送机将两个箱子送 运行 PLB 软件的 PC 连接到 3D
结构光和飞行时间成像技术代替其他 到指定位置，以便于 Fanuc Robotics 传感器，将点云中包含的信息与零件
3D 成像方案，MWES 公司的工程师选 公司的一台机器人可以从任何一个物 的 CAD 模型进行比较，以确定下一
择了 SICK 公司的 PLB 机器人引导系统 料箱中抓取零件。 个最佳抓取位置，并提供其坐标（x、y、
和 ScanningRuler 3D 相机，整套方案的 一台 ScanningRuler 3D 相机 安 z、偏航、俯仰、滚动）到机器人控制器，
选择主要基于以下四点考量。 装在两个物料箱上方的一个运动系统 机器人控制器执行所有的运动规划。
首先，MWES 公司机器人自动 中。 ScanningRuler 3D 相机本质上是 随后，机器人抓取该零件，并将
化工程经理 Brad Wood 解释说，“用 一个工厂校准的 3D 传感器，其中包 其放置到希望的位置进入第一道热处
于生成点云的激光线三角测量方法， 含一个 756×512 像素的 CMOS 相机， 理工序。与此同时，3D 传感器对另
非常适用于处理金属零件 ；其次，基 和一个内置的伺服驱动的 2M 660nm 一个物料箱进行扫描。通过在两个物
于 CAD 的新零件、夹具和物料箱形 红光激光扫描仪，它可扫描视野体积 料箱之间进行交替扫描，MWES 的工
状等学习材料，提供了一个非常灵活 （VOV，volume of view）来创建位于 程师能将 3D 传感器的扫描时间减少
的解决方案，易于适应不断变化的需 4~4.5 秒，满足了客户平均每个抓取
求 ；第三，用于协调校准以及与机器 周期为 14 秒的时间要求。
人通信的集成工具，让集成工作更加 如果 PLB 系统无法确定最佳抓
轻松 ；最后一点，基于 CAD 的 3D 取场景，则机器人被编程为使用其装
形状匹配始终如一地可靠地为机器人 配的磁性夹具搅乱零件，然后重新抓
定位次佳抓取位置，并验证与物料箱 取。“理想情况下，指定物料箱中的
和零件都无碰撞的夹具位置。 所有轨道链节应该都是相同的，但是
在该应用中，需要处理的零件 总免不了其中有夹杂其他零件的情
是轨道链节，将轨道链节用销子和 况。”Wood 解释说，“由于该系统将
衬套连接在一起，形成一个支撑轨 零件的 3D 点云与 CAD 文件相匹配，
结构，用于推进大型推土机等设备。 机器人将围绕任何轨道链节进行抓
MWES 公司生产各种各样的更换用 图2：来自Sick公司的PLB机器人引导系统，在没 取，它们有可能尺寸不正确，或是不
有操作员干预的情况下，能让机器人从物料箱中抓
轨道链节，每个链节的重量从 8 磅到 取零件的操作运行50~60小时。 正确的右侧或左侧版本。”

视觉系统设计 Vision Systems Design China May/Jun 2017 21