摘要

本文介紹了一種適用于各級用戶的可重復、可擴展、經濟實惠且易于使用的視覺導引產品。我們通過對 UR 機器人和 EPSON 機器人等多種工業(yè)機器人進行視覺導引來驗證我們產品的性能并獲得良好的測試結果。

問題陳述

視覺導引是工業(yè)自動化制造中最受歡迎的機器視覺應用之一。從理論上講，視覺導引指將可執(zhí)行單元引導到所需位置以執(zhí)行所需操作?？蓤?zhí)行單元包括機器人、氣缸、電機等。所需操作包括拾取和放置、焊接、裝配等。如圖 1 所示，視覺引導型機器人在自動化應用中十分常見。就像給機器人安裝上眼睛一樣，視覺導引大大提高了機器人運動的精確度，擴大了機器人的應用領域。

為了實現視覺導引應用，需要幾種機器視覺技術：a) 對象定位、b) 校準、c) 通信。這些視覺導引技術也廣泛應用于工業(yè)領域。如圖 2 所示，我們將在檢測應用中使用對象定位技術，因為在執(zhí)行檢測之前，通常需要通過對象定位算法來確定對象的位置。出于同樣的原因，我們還在尺寸測量應用中使用對象定位。因此，視覺導引是應用最廣泛的工業(yè)機器視覺技術。

市場上有數種商用產品提供視覺導引功能，它們可分為兩組：基于智能相機的產品和基于傳統(tǒng)相機的產品。智能相機的代表是 Cognex 和 Halcon。傳統(tǒng)相機的代表是 Halcon。在表 1 中，我們列出了使用這種機器視覺產品的成本。智能相機可用性良好、產品成本高、開發(fā)成本低。傳統(tǒng)相機可用性不佳、產品成本低、開發(fā)成本高。在圖 3 中，我們可以看到智能相機的使用主要通過拖動和點擊鼠標來實現。而傳統(tǒng)相機需要專業(yè)工程師來進行高級編程。因此，這兩種產品的總成本都很高。另外，智能相機和傳統(tǒng)相機如果想使用視覺導引功能，需要購買整個算法包，這也是成本高的原因。

定制視覺導引產品是填補客戶需求和市售商用產品之間差距的必要產品。產品開發(fā)面臨若干挑戰(zhàn)：

自主創(chuàng)新的機器視覺算法：商業(yè)視覺導引產品成本高的原因是機器視覺算法。為了降低系統(tǒng)成本，我們無法購買任何 商業(yè)機器視覺庫，必須自行開發(fā)算法，創(chuàng)新為我們的產品創(chuàng)造核心競爭力

成本低而具有競爭力的性能：即使成本低，客戶也不會接受性能差的產品，因此我們的自主創(chuàng)新機器視覺算法與商用 產品相比，應具有極具競爭力的性能

可面向不同類型的導向應用進行配置：我們需要引導不同類型的可執(zhí)行單元，如 scara 機器人、6 軸機器人、氣缸、 電機等，因此我們需要一個可配置的系統(tǒng)，這意味著用戶可以根據不同應用的要求配置產品

便于操作員使用：產品應具有與智能相機類似的可用性

符合生產線運行要求的工業(yè)級品質：低成本不應降低產品質量

具有支持數字化工廠的潛力：數字化工廠對 TE 非常重要，許多客戶均對此很感興趣，因此我們應考慮產品連接網絡 和交換信息的潛力

我們開創(chuàng)性地開發(fā)出可配置的定制視覺導引解決方案。我們自行開發(fā)了所有用于視覺導引的機器視覺算法，不購買市場上任何商用產品，這大大降低了系統(tǒng)的成本。我們系統(tǒng)的性能可與商用產品媲美。我們提供可配置的產品，可面向不同的應用進行配置。我們解決方案的操作方法與智能相機類似，用戶只需通過拖動和單擊鼠標即可配置軟件，實現一個視覺導引應用。 我們通過對 UR 機器人和 EPSON 機器人等多種工業(yè)機器人進行視覺導引來驗證我們產品的性能并獲得良好的測試結果。與商用產品的成本相比，每套產品的成本約節(jié)省 5, 000 美元，考慮到潛在的部署機會為 200 以上，該技術可節(jié)省超過 100 萬美元的成本。

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