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解析工業機器人的3D視覺技術及其應用狀況
閱讀：1678 發布時間：2018-12-20工業機器人作為我國工業發展的重要支撐，如今在制造和物流等領域的應用越來越廣泛，而3D視覺作為工業機器人的“眼睛”，已成為影響工業機器人領域應用和性能的關鍵因素。本文通過對國內外的相關zhuan利文獻檢索，對工業機器人的3D視覺技術及其應用進行了介紹。
工業機器人作為我國工業發展的重要支撐，如今在制造和物流等領域的應用越來越廣泛，而3D視覺作為工業機器人的“眼睛”，已成為影響工業機器人領域應用和性能的關鍵因素。如何通過3D視覺控制技術來提高工業機器人工作的精度、速度及可靠性，已成為國內外關注的焦點。本文中，筆者將通過國內外的相關zhuan利文獻檢索，對工業機器人的3D視覺技術及其應用進行介紹。
3D技術國外分布狀況
通過德溫特世界zhuan利數據庫和世界zhuan利文摘數據庫，對截至2018 年2月2日公開的zhuan利文獻進行檢索發現，自1979年美國通用汽車公司提交的公開號為US4254433A “視覺運動跟蹤系統”的zhuan利申請之后，涉及工業機器人3D視覺控制技術的zhuan利申請總量為2774項。其中該技術常用類型有：被動3D視覺技術（分為單目3D、雙目3D和多目3D，分別是用一個、兩個或兩個以上相機組成立體視覺系統）、通過相機捕捉投射的激光圖像實現立體測量的激光3D掃描技術、利用投影機通過結構光編碼技術實現3D視角重建過程的結構光3D掃描技術、通過LED發射高頻光信號，并根據信號從發射到返回的時間差來實現距離測量的TOF相機技術等。其中單目3D視覺技術結構簡單但精度低；而雙目和多目3D視覺技術精度較高，但算法和結構相對復雜；激光3D技術速度快，但受到激光散斑缺陷的限制，很難達到較高的精度。同時結構光3D技術精度高、速度快，卻無法用于透明、黑色或強反射表面，TOF相機技術速度快、精度較高，但成本又相對較高。當下，被動3D、激光3D和結構光3D視覺技術的發展較為成熟，并被廣泛應用。
精度是衡量工業機器人視覺性能的重要指標，目前很多提高視覺精度的基礎技術和核心zhuan利都掌握在日本、美國等一些大型企業手中，如日本發那科公司、美國康耐視公司等。
發那科公司在該領域的主要產品是配置在工業現場的工業機器人，其所使用的機器視覺系統包括立體視覺法、結構光法及激光掃描法。其具有代表性的3D視覺系統技術是公開號為US6490369B1的zhuan利申請，其存儲有具備ID參數及鏡頭確定位置信息的方盒模板，它將存儲信息中的變形圖像轉變為真實圖像，確定真實圖像的參數并與模板參數比較，使得計算機能夠識別用于機器人進行先期操作的方盒。此外，其公開號為EP1584426A1的zhuan利申請，還涉及工具中心點的校準系統。在此基礎上，發那科公司還于2006年研發了FANUC iR Vision 3DL視覺系統，該視覺系統由一個安裝于地面上的3D激光傳感器來完成視覺數據采集，該技術解決了機器人抓取毛坯件后，上料定位孔位置變化等問題，可自動完成位置變化，實現高精度上料。
除了提高技術精度外，安全性也是工業機器人應用中一項非常重要的指標。藍芯科技公司是一家通過3D視覺技術來提高工業機器人安全性的公司。
高精度悟空3D相機是杭州藍芯科技有限公司針對近距離場景研發的高精度深度相機。非常適合各種機械臂抓取場景應用，公司還可以提供完整的解決方案和SDK。利用3D傳感器來確定操作人員的行動軌跡，避免發生安全事故，進而提供智能保障。