自动化装配的一个不言自明的事实是,机器人的好坏取决于控制零件的夹具。机器人可以一次又一次地回到相同的位置。但是,如果零件的位置和方向偏离了机器人所教的,它可能不能可靠地执行任务。

有两种方法可以解决这个问题。一种是提高夹具的精度——并接受相应的成本增加和灵活性降低。另一种方法是用机器视觉给机器人一个引导手。

视觉引导可以用于任何类型的机器人,从最小的SCARAs到最大的六轴机器人。如果机器人必须选择不精确固定或根本没有固定的部件,视觉引导是必要的。Teledyne DALSA的销售和业务发展经理Manish Shelat说,如果机器人必须执行特别精确的操作,或者它必须在移动的传送带上跟踪部件,视觉也是必要的。

不需要特殊的相机。大多数标准分辨率的区域阵列相机都可以完成这项工作。“你不需要任何花哨的东西,比如智能相机,”谢拉特说。“然而,相机具有异步重置功能是很重要的。这使得机器人控制器可以告诉相机什么时候拍照。”

在某些情况下,相机甚至可能没有用。例如,如果机器人处在一个有喷水的环境中,摄像头就不会起多大作用。在这种情况下,超声波距离传感器可能会更好地使机器人在目标上画出一个弧线。

视觉摄像机可以安装在机器人的手臂上或工作单元上方的固定支架上。除了最小的机器人外,所有机器人的视觉系统(包括摄像头、光学系统甚至照明系统)都应该对机器人的有效载荷产生最小的影响。

爱普生机器人公司的全国销售经理John C. Clark说:“如果周期时间是一个问题,视野将保持不变,可以考虑将相机安装到工作单元上方的固定支架上。”“这样,当机器人拿起一个零件并继续前进时,视觉系统就可以寻找下一个零件。这两个系统可以并行工作。如果摄像头安装在机器人身上,它只有在机器人回来后才能开始寻找零件。”

引导机器人所需的摄像机数量取决于应用程序。在常见的多摄像头设置中,一个摄像头安装在单元上方向下看,另一个摄像头安装在工作表面附近向上看。顶部的摄像头找到零件,而底部的摄像头寻找一个区别特征,需要在一个组装上定位零件。第三个摄像头可以从侧面观察零件,检查缺陷,比如弯针。

与任何视觉应用程序一样,照明是关键。漫射轴上照明是必要的定位部分与反射表面。离轴照明会产生阴影,需要找到堆叠的部分或表面不平整的部分。环境照明对于机器人的引导来说很少是足够的,甚至可能是有害的。

控制系统也很重要。机器人供应商提倡将视觉和运动控制紧密结合的系统。如果运动系统和视觉系统是不同的实体,那么总会有一些沟通开销。当视觉系统获得某一点的X-Y-Z位置时,机器人必须将该数据转换为自己的参考系。当视觉系统和运动控制器整合在一起时,两者的参考框架都是单一的。

使用机器视觉进行机器人制导的一个权衡是在周期时间上略有增加。视觉系统需要时间来获取图像,对其进行处理,并将数据转换为运动命令。与简单地移动到一系列预定位置的机器人相比,视觉引导机器人可能略慢一些。慢多少取决于应用程序。克拉克指出:“如果你要在一个大的视野中寻找一个小的部分,这将需要一些时间。”“只有几毫秒,但经过几天或几个月,这些毫秒会累积起来。”