三菱電機(jī)2008年2月14日發(fā)表了高速、高精度測量零件位置及傾斜度的小型三維視覺傳感器和三維物體識別技術(shù)。該產(chǎn)品是面向小型垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人等該公司制造的單元生產(chǎn)用機(jī)器人而開發(fā)的。重量約800g，可安裝在搬運(yùn)重量為3kg左右的機(jī)器人上。
一般來說，單元生產(chǎn)與生產(chǎn)線生產(chǎn)不同，零件托盤具有小型、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，不過也存在不能使用送料器，零件供給無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的課題。要想解決該問題，就需要三維識別裝置，通過識別零件的位置及傾斜狀況，將識別信息傳達(dá)給機(jī)器人，以便能夠從容易抓取部件的地方開始按順序抓取零件。但是，原來的三維識別裝置精度越高尺寸就越大，所以很難應(yīng)用于單元生產(chǎn)。為此該公司開發(fā)出了可安裝在適于單元生產(chǎn)的小型產(chǎn)業(yè)機(jī)器人上的三維視覺傳感器，以及可高速識別各種零件的物體識別技術(shù)。
新開發(fā)的視覺傳感器由照射三維測量用圖形的激光投射部分以及對圖形進(jìn)行拍攝的相機(jī)部分組成。通過傳感器同時(shí)獲取和組合二維圖像信息和三維距離信息來高速、高精度地識別零件的位置和狀態(tài)。距離30cm進(jìn)行識別時(shí)的平均距離誤差為±0.6mm，處理時(shí)間為0.15秒。即使是螺釘狀的小零件，也可在短時(shí)間內(nèi)從散亂堆積的零部件中從最容易拿取的零件開始拿取。
使如此高精度的識別成為可能的技術(shù)之一是在相機(jī)周圍配置了8個(gè)LED光源。通過分析依次點(diǎn)亮這些LED時(shí)拍攝的圖像，可準(zhǔn)確捕捉到零部件的輪郭。原來，電鍍零件及有光澤的金屬零件其周圍的狀況發(fā)生變化是，很難識別出形狀，但通過從8個(gè)方向照射光線后形成陰影，便可輕松地檢測出實(shí)際落差。具體步驟如下。
首先，在激光器照射測量圖形時(shí)用相機(jī)同步拍攝，獲得二維濃淡圖像。同時(shí)以三維方式計(jì)算距離。二維圖像會(huì)把在堆積的零件中曝光較多、機(jī)器人容易抓取的水平放置的零件顯示成濃色調(diào)。三維信息則會(huì)把距離越近的零件顯示成明亮的色調(diào)。在此基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)換成機(jī)器人坐標(biāo)的位置及狀態(tài)信息傳輸給機(jī)器人后，機(jī)器開始挑選作業(yè)。先將零件拿到托盤外部暫時(shí)放置，然后通過確認(rèn)零件朝向、再次挑選進(jìn)行組裝。
在實(shí)際的單元生產(chǎn)現(xiàn)場，可以協(xié)同使用將多個(gè)零件從各個(gè)托盤內(nèi)取出的機(jī)器人以及對取出的零件進(jìn)行安裝的機(jī)器人。
原來的三維視覺傳感器在鏡頭更換及對焦方面需要高端技術(shù)，生產(chǎn)現(xiàn)場很難操作。因此，該公司還新開發(fā)了測量算法。這樣一來，不僅能夠簡單地進(jìn)行高精度的距離測定，而且還使現(xiàn)場的調(diào)整作業(yè)變得更為輕松，能夠縮短調(diào)整及工件更換的時(shí)間。
