據(jù)工業(yè)和信息化部2018年9月27日消息，2018年1月至8月，中國工業(yè)機(jī)器人累計產(chǎn)量達(dá)到101,717臺（套），同比增長19.4%。伴隨于此，輔佐機(jī)器人進(jìn)行更高精度、更強(qiáng)適應(yīng)性自動化生產(chǎn)的機(jī)器視覺技術(shù)，在近幾年也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人與機(jī)器視覺技術(shù)不僅僅局限在工業(yè)生產(chǎn)場景中結(jié)合使用，機(jī)器人維修，隨著經(jīng)驗的積累與技術(shù)瓶頸的突破，二者還將扮演更加重要的角色。
機(jī)器視覺與機(jī)器人的完美融合
對于傳統(tǒng)意義上的工業(yè)自動化，工業(yè)機(jī)器人在控制系統(tǒng)的指揮下，重復(fù)特定的動作流程完成加工。換言之，產(chǎn)品加工精度的保障依賴于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與整個機(jī)械系統(tǒng)的精度。但是加工過程中隨機(jī)誤差的產(chǎn)生在所難免，諸如不可預(yù)測的震動、產(chǎn)品在工位間傳送發(fā)生的偏移等，此外機(jī)械結(jié)構(gòu)隨著長期使用、精度下降帶來的系統(tǒng)誤差還會導(dǎo)致產(chǎn)品批量報廢。而簡單的傳感器對于這些誤差的規(guī)避又顯得捉襟見肘。加上現(xiàn)今產(chǎn)品序列紛繁復(fù)雜，機(jī)器人維修，市場對于柔性生產(chǎn)的要求與日俱增，工業(yè)機(jī)器人想要在“失明”的情況下完成這一切就顯得尤為困難。
而當(dāng)工業(yè)機(jī)器人擁有了機(jī)器視覺賦予的“慧眼”，上述問題便迎刃而解。擁有“慧眼”的工業(yè)機(jī)器人在看到目標(biāo)之后，經(jīng)準(zhǔn)確分析定位后引導(dǎo)動作，避免了產(chǎn)品傳送中的偏差，增強(qiáng)了不同產(chǎn)品的生產(chǎn)適應(yīng)性，同時大幅提升產(chǎn)品的加工精度。此外，機(jī)器視覺還能檢測成品的精度，免除人工抽檢帶來的低效、誤差與漏檢。隨著智能制造的深入，具備視覺感知能力的智能設(shè)備益發(fā)盛行，機(jī)器視覺作為前端感知的核心部件，市場需求旺盛。海康機(jī)器人起步于海康威視機(jī)器視覺業(yè)務(wù)部，依托海康威視在圖像傳感、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域多年的技術(shù)積累，已發(fā)展成為面向全球的移動機(jī)器人、機(jī)器視覺產(chǎn)品和算法平臺提供商，公司堅持自主研發(fā)，持續(xù)推動智能制造進(jìn)程。
機(jī)器人定位引導(dǎo)分類
在機(jī)器視覺與機(jī)器人相結(jié)合的應(yīng)用場景中，機(jī)器人引導(dǎo)定位應(yīng)用最為普遍。關(guān)于此類場景，海康機(jī)器人與合作伙伴共同實施了大量成功案例與成熟方案。機(jī)器人定位引導(dǎo)可大致分為3種模式，并進(jìn)而細(xì)分為6小類：
工業(yè)機(jī)器人維修，自左至右又依次分為抓取工況、抓取偏移糾正工況和放置工況。其中抓取工況，相機(jī)對傳送過來的來料進(jìn)行拍攝和粗定位，將定位信息傳輸給機(jī)器人以便機(jī)器人根據(jù)定位信息抓取來料，如此可降低對工位間傳送機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確性的要求，確保抓取的穩(wěn)定性；抓取偏移補(bǔ)正工況可通過設(shè)置在機(jī)械臂另一側(cè)的下相機(jī)對工件進(jìn)行二次精準(zhǔn)定位，極大程度上消除來料偏差，確保能有針對性地對每個來料進(jìn)行加工；放置工況內(nèi)容涵蓋廣泛，可以是簡單的放置，亦可以是貼合、安裝等，即使用相機(jī)定位最終的目標(biāo)位，結(jié)合前述兩種工況，真正做到針對每個工件有的放矢。/ppp align="center"img src="http://www.twshmhelmet.com/uploads/allimg/200113/1F2154Z7_0.jpg" " hspace="0" />
圖2運動相機(jī)
圖2所示為兩種運動相機(jī)模式，即相機(jī)安裝于機(jī)械臂頂端隨機(jī)械臂一同運動。雖不同于上述固定相機(jī)模式，但固定相機(jī)模式和運動相機(jī)模式在功能上殊途同歸，都可實現(xiàn)定位抓取與引導(dǎo)放置。兩者在保證功能的同時，能夠提供更多的安裝可能性以應(yīng)對不同的環(huán)境與硬件條件限制。
圖4海螺8視覺系統(tǒng)與成像效果
如圖4左所示燈板定位螺釘安裝工位中，螺孔精度為±0.05mm，這對于視覺與機(jī)器人配合的精度提出了較高要求。相機(jī)連同機(jī)械臂在取料位定位螺釘后，機(jī)械臂前端的吸鐵石準(zhǔn)確吸取螺釘并運動至安裝位；相機(jī)在安裝位再次拍照定位螺孔后，螺釘被精確旋緊。
單個螺釘從定位取料到完成安裝整個過程僅耗時不到5秒，且通過視覺定位極大程度提高一次性安裝成功的穩(wěn)定性，避免人工安裝時瞄準(zhǔn)螺孔、效率波動帶來的時間耗費，人力成本也得到降低。視覺定位的應(yīng)用，在降低成本的同時優(yōu)化加工工藝、提升產(chǎn)能。
基于合理的硬件選型與空間配置，最終得到穩(wěn)定優(yōu)秀的畫面質(zhì)量（如圖4右所示）。借助海康機(jī)器人自主研發(fā)的工業(yè)相機(jī)客戶端MVS和海康威視機(jī)器視覺VM算法平臺，使用模板匹配、圓查找等工具對圖像中的螺孔等特征進(jìn)行精準(zhǔn)分析定位。
標(biāo)定——精度保障的重要環(huán)節(jié)
在設(shè)備最終投入使用前，還會經(jīng)歷一個重要環(huán)節(jié)——標(biāo)定，這也是視覺與機(jī)器人之間的橋梁。
海康威視機(jī)器視覺VM算法平臺中包含成熟的標(biāo)定算法模塊，能在確保標(biāo)定流程開發(fā)高效性的基礎(chǔ)上，讓工程師使用完善的標(biāo)定算法模塊有針對性地為自己量身定制標(biāo)定程序，以此實現(xiàn)標(biāo)定流程的簡潔性、準(zhǔn)確性和復(fù)用性。
在合作伙伴利用海康威視機(jī)器視覺VM算法平臺開發(fā)的某一視覺項目中，設(shè)備需要對三個工位上的三臺相機(jī)分別進(jìn)行標(biāo)定。在精度要求最高、空間條件最好的二工位，即抓取偏移補(bǔ)正工位，固定安裝于機(jī)架的下相機(jī)完成了對帶有角點（有方向性）的點陣標(biāo)定板的11個位姿的采圖，并利用海康威視機(jī)器視覺VM算法平臺中多點標(biāo)定模塊快速實現(xiàn)二工位完整的11點標(biāo)定。一、三工位的相機(jī)只需要對標(biāo)定板進(jìn)行一次圖像采集，通過對比相同特征在不同采圖中的坐標(biāo)，得到不同像素級別的相機(jī)之間尺度和角度的變換關(guān)系，即通過坐標(biāo)映射建立與二工位之間的聯(lián)系，完成一、三工位的標(biāo)定。