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對于工業(yè)機器人來說，重復(fù)作業(yè)并非難事，而是面對一個無序的環(huán)境，這意味著它不能再依靠設(shè)定好的程序繼續(xù)執(zhí)行工作，而是需要對環(huán)境進行感知、分析，繼而做出判斷。隨著3C行業(yè)的興起，工業(yè)機器人面臨的無序難題也就越來越多。更新周期短、款式種類多是3C行業(yè)的特點，在工業(yè)制造上對自動化需要加大。尤其是在國內(nèi)，雖然工業(yè)機器人數(shù)量早已位居世界前列，不過智能化程度卻還有很大差距。
機器人3D視覺系統(tǒng)融合了3D重建技術(shù)、3D圖像識別技術(shù)和機器人控制規(guī)劃技術(shù)，可以使傳統(tǒng)的機器人系統(tǒng)更加智能化和柔性化。3D視覺系統(tǒng)可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，其中在容器中揀取零件、機床上的工件裝卸以及包裝和焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)取得了理想的成效。該系統(tǒng)能夠解決機器人對多品種、小批次生產(chǎn)工件的定位問題，可在分揀、上下料、拆垛、裝配、打磨、焊接等場景中使用，可以廣泛應(yīng)用于汽車、物流、新能源、機械、化工等行業(yè)。
機器人3D視覺系統(tǒng)
1.應(yīng)用于容器中的零件揀取
至今為止，機器人視覺系統(tǒng)主要應(yīng)用于揀取容器中任意堆放的零件。達(dá)到這一目的需要滿足三個基本要素：視覺系統(tǒng)、容器防碰撞以及防碰撞監(jiān)測系統(tǒng)。需要視覺系統(tǒng)，這是毋庸置疑的事情，因為首先需要找到零件究竟在什么地方。然而，只依靠容器壁進行檢測具有一定的局限性，因為機器人的手爪還將進一步深入到容器的底部，因此零件的揀取將會越來越困難。在容器中揀取零件所使用的造型方式*理解零件的揀取工具、傳感器和機械手臂本身的局限性。在這樣的工作條件下，一旦當(dāng)零件的位置被確定以后，機器人就開始進行自動運算，確定其是否真的能夠從容器中揀取這一零件。第三個要素就是防碰撞檢測。終，機械手必然會觸及到容器壁，因此它需要區(qū)分究竟是屬于軟接觸還是硬接觸，如果是硬接觸可能會損壞機器人系統(tǒng)。
Fanuc公司的Roney先生說：“我們應(yīng)用機器人在容器中結(jié)構(gòu)性和任意性揀取零件方面已獲得了巨大成功。” 所謂結(jié)構(gòu)性揀取零件是指容器中的每一個零件都是正面朝上的，而任意性揀取零件是指零件在容器中是任意堆放的。Roney先生認(rèn)為，后一種零件揀取方式更具有挑戰(zhàn)性，但如果具備上述三大要素(視覺系統(tǒng)、容器防碰撞和防碰撞檢測系統(tǒng))，那么一切皆可能實現(xiàn)。
2.應(yīng)用于機床上的工件裝卸
Ellison Technologies公司的Burg先生說：“在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，在揀取零件以后，直接將其安裝到機床上進行加工。在大部分情況下，該機床的夾具系統(tǒng)不允許機器人的零件安裝位置出現(xiàn)任何差錯。”因此，零件的精確就位對零件的夾緊系統(tǒng)來說是非常關(guān)鍵的。
機器人能夠確定圖像拍攝的位置，因此能夠識別物體所處的位置，然后對該物體的大小、類型和質(zhì)量作出相應(yīng)的判斷。
如果沒有上述這些功能，那么機床將可能發(fā)生損失慘重的故障。因此，采用視覺技術(shù)有利于零件的正確定位。
3.應(yīng)用于包裝領(lǐng)域
視覺技術(shù)對包裝應(yīng)用領(lǐng)域也是十分關(guān)鍵的。例如食品往往需要通過輸送機或滑塊裝置輸送到食品揀取區(qū)域，因此不存在重復(fù)定位的問題。但事實上，由于食品處在不同的位上，因此需要有一個重新調(diào)整方向和揀取的過程，然后將其放入到包裝箱中。而視覺系統(tǒng)能夠幫助機器人找到相應(yīng)的食品，并根據(jù)要求完成包裝任務(wù)。
4.應(yīng)用于焊接領(lǐng)域
在進行焊接的時候，機器人可以利用視覺系統(tǒng)，以適應(yīng)兩個焊接元件之間的微妙變化。即使在點焊應(yīng)用領(lǐng)域，也可利用視覺技術(shù)校正誤差。
系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用
Ellison Technologies Automation公司安裝了一套帶有3D視覺技術(shù)的機器人系統(tǒng)，用于處理板材。該板材由初的板條切而成，然后落入到一個桶里，再輸送到一個裝有機器人的工作室內(nèi)，利用焊接技術(shù)，在板材上敷焊一層硬質(zhì)材料，使其具有較長的使用壽命。
Burg先生解釋說：“焊接工藝可能會污染夾鉗。如果夾鉗碰到新的零件，那么這個零件就會受到污染。”在采用視覺技術(shù)前，不得不采用手工的方式進行必要的調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，每一個零件上的各個位置都可以進行驗。“該技術(shù)允許機器人通過3D攝像系統(tǒng)來顯示整個零件的狀況，”Burg先生繼續(xù)說，“它允許在沒有人工干預(yù)的情況下操作運行。”
在采用視覺技術(shù)之前的10年時間里，該公司擁有4套Fanuc機器人系統(tǒng)，至少有一套機器人系統(tǒng)經(jīng)常需要人工進行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，該公司只需要3套機器人系統(tǒng)，就能完成同樣的工作量，而且很少需要進行人工干預(yù)。
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