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1、以机器视觉为导向机械手技术重点计划以机器视觉为导向的机械手技术多年来，机器视觉的首创者们素来在展望什么时候可以出现可以从零件箱中任意精选零件的机械手。也就是说利用机器视觉导向的机械手，确定零件在一个零件箱内或容器内的地址，尔后从一大堆胡乱堆放的零件中抓取某个零件。早期开发这一技术的人们认为，由于随机“零件精选”系统拥有高度的灵便性，因此会给制造厂节约很大的花销，工人不再需要装卸来自供货商的零件箱。在加工生产线上，昂贵的工装卡具、工具及以零件为目标的进料器多年来，机器视觉的首创者们素来在展望什么时候可以出现可以从零件箱中任意精选零件的机械手。也就是说利用机器视觉导向的机械手，确定零件在一个零件箱
2、内或容器内的地址，尔后从一大堆胡乱堆放的零件中抓取某个零件。早期开发这一技术的人们认为，由于随机“零件精选”系统拥有高度的灵便性，因此会给制造厂节约很大的花销，工人不再需要装卸来自供货商的零件箱。在加工生产线上，昂贵的工装卡具、工具及以零件为目标的进料器可以被随机化“箱中精选零件”的系统所取代。痛惜，上世纪80年代初，这一被认为可行的技术不得不面对残忍的现实。在实验室开发的“精选”系统无法转变成工厂的实质应用。人们发现有时你会遇到部分零件重叠，照明的变化也会影响到“精选”的工作进度。当时的计算机在办理大量数据方面也遇到了阻挡，使问题复杂化。最后，只好先研究不太复杂的二维机械手导向方案，即从运动
3、的传达带上捡取单一的零件，这相对来说比较通用。而宽泛的随机“精选”应用方案向来没有实现，直到今天这依旧是工业界的一项挑战。但是，现在有越来越多的迹象表示以机器视觉为导向的机械手“精选”越来越凑近现实。机械手经销商，包括Fanuc公司、Motman公司和Staubli公司都推出了“精选”系统。丰田汽车制造厂已经在其发动机零件加工线上使用了5个机械手的“精选”系统，系统采用ABB公司的机械手，配有三维图像技术，该技术由Braintech公司供应。有人说零件全面实行随机“精选”方案是不的确质的，如弹簧或几何形状复杂的零件就不宜在早期采用“精选”方案。相反，经销商更关注比较简单和几何形状简单识其他零件
4、，其中包括圆柱形或圆形的零件。丰田公司的系统只属于“半随机”或“半限制”性的“精选”系统，也就是说在这些系统中，零件其实不是所有能任意抓取，零件在箱中是松弛分布的。视频导向“精选”的应用在TRW公司，当制动转子铸件从供货商抵达工厂时，零件堆放在一起，相互之间没有什么东西分开，装运时易于搬动。TRW公司过去依赖人工操作，加上提升装置协助装卸铸件。在某些情况下，工厂还使用非视频装备的零件精选系统。非视频零件精选系统每抓一个零件需要20秒钟，但由于零件在木箱中不断变换，也许会由于抓取失误，而不得不再用20秒钟从木箱中捡取不同样的零件。非视频系统也许关于低批量生产线来说收效很好，由于铸件的抓放时间为每
5、60秒钟一个。但在工厂的再生产线上，其所赞同的零件抓放周期为15秒钟，于是禁止采用一套有视频导向的“精选”系统。JMP公司为TRW公司供应了两套系统。每套系统配置了一套由Fanuc公司供应的Fanuc710ib-45机械手和一台带有VisionPro软件的摄像机，该机由Cognex公司供应，还配有来自Shafi公司的Reliabot软件，由其控制着机械手/视频之间的通信及机械手的导向功能。JMP公司的生产经理KenMcLaughlin先生说，Cognex公司的摄像头安装在机械手臂上，可用于确定零件的X和Y坐标，机械手臂上还装有红外（IR）传感器，用于搜寻零件箱中某一堆零件层的高度。当操作员将装
6、有堆叠铸件的零件箱放入系统时，触动起动按钮，机械手开始升到一个高度，摄像头摄取图像，包括确定所有堆放零件的X-Y地址，尔后用IR传感器确定每一堆零件的高度，此后决定夹取序次。若是发现有零件的高度不正常，它会连续探测，直至其水平与其他堆叠零件的水平一致。由于采用了视频导向系统，即使零件堆放箱倾斜了20度，机械手仍可抓取零件。经过特别设计的受动器与随动机构连接，保证部分零件的朝向和角度适合于零件的夹取。被夹取的零件由机械手放到传达器上，尔后传达到加工系统上，整个过程在12秒周期时间内完成，满足了TRW公司的15秒要求。在开发TRW系统的过程中，依照Mclaughlin先生的说法将它叫做“2.5维视
7、频”系统，它能找到一个零件的X、Y和Z坐标，同时使用端部受动器，以使补偿零件转动、节距和偏转等变化。而三维系统则采用两台摄像机，以立体模式工作，它可以在6度的自由范围内确定零件的地址。若是是形状复杂的零件，如支管或变速箱零件就需要采用“半随机”方案，在零件箱内需要特别装置，使零件保持必然的方向性。但圆形或圆柱形一类形状相对简单的零件，如制动转子，无论采用半随机或全随机模式都可捡取。Fanuc的“精选”技术依赖于一台固定安装于零件箱上方的摄像头，经过这一摄像头可以找到“大体地址”，鉴别和排列15个待夹取的候选件。其软件经过般配算法，将看到的零件从多个方向和角度与数据库中待捡取的零件试样进行比较，
8、尔后找到需要夹取的零件。安装在机械手上的一个Fanuc传感器，用于各个零件的“精美定位”。摄像头第一搜寻X和Y坐标地址以及零件的名称，同时与摄像头成必然安装角度的激光器依照三角测量技术供应Z坐标、偏转和节距。机械手运行到由“大体定位”鉴别出第一个零件，尔后检查；若是是它所看到的，机械手就夹取这一零件，若是不是，机械手再搬动到第二个零件上。由于多种原因可能会造成系所要取的零件，的越多，系搜寻零件所花的就越。通系零件不断地精美整后，Fanuc系随机抓放零件所需的平均工作周期已从2002年的22秒下降到今天的15秒。成是必然的，但Motoman公司已与Shafi公司在“”技的用方面形成了略关系，关于
9、一技，人已等待了很，但“”技其实不是一全能良，也不是所有用域的极目。人到它某些用域是有意的，但其他的用域就不用然。Shafi公司也有同感。比方在某些“”用域，可靠的抓放操作需要两个程。你需要将零件从箱中取出来，尔后放下或重新起，也许行其他的操作，之是用机械手将零件精美地放到目地址上。在工厂，人所关心的是可否将它取，可否能在每隔X秒的内使它精确就位。机械手随机“”的周期取决于机械手的工流程，以及在特定的用域内，机械手需要移的距离。了使“”系切可行，必使像在2或3秒的内完成确。于几何形状的零件而言，Shafi公司已达到了目，降低到4至6秒，主若是因他采用了快的理器，算法也有所改。从某种程度而言，“”方案可否得成功，关在于零件的不同样几何形状和用要求，Shafi公司开的“”系依于固定安装的像机、机械手上安装的像机以及那些使用激光器的照明装置。另一技涉及到取零件的三地址，即以很快的速度，取零件的2至3个像，每个像采用不同样的照明，以便助确定其三地址。特别是当零件的一部分被住，采用一技特有效。若是某种用域允的，最好是采用固定安装的像机方案。在一个零件被取后，像将移到下一个被抓取的零件上，同机械手抓放另一个零件。而若是是安装在机械手上的移像可能会遇到被碰撞的，如遇到零件箱或其他零件，而固定安装的像不用操心个。
