机器视觉使协作机器人更加灵活

机器人正在制造业的每一个细分市场中寻找出路，因为它们可以把人类从3Ds中拯救出来——或者把人类从肮脏、枯燥和危险的工作中拯救出来。但从本质上讲，机器人是用于处理材料的自动化设备——本质上是用来将物体从一处移动到另一处的金属手。但是没有眼睛和思想引导的手有什么用呢?

多年来，机器视觉系统为机器人提供了视觉所必需的技术。这些视觉引导机器人(VGR)应用已经指导传统机器人进行拾取和放置、机器照管、组装，甚至是复杂的拣箱操作。今天，同样的技术正在帮助协作机器人——可以在没有安全围栏和其他措施的情况下与人类一起工作的协作机器人——从仅占机器人市场的几个百分点增长到2025年预计占所有新安装机器人的35%。

COVID-19增加了对灵活性的需求

没有“眼睛”的机器人在解决制造业工作方面非常有用。但是考虑一下在没有机器视觉引导的情况下帮助机器人完成简单任务所需要的所有步骤。

主要的挑战是，物体必须在每个周期以相同的方向和位置呈现给机器人。这意味着安装昂贵的定制夹具、夹具和像碗喂食器这样的硬件，这样就消除了随机性，机器人可以在给定的位置可预测地重复地拾取物体。

现在，如果生产线有定期的周转，每个产品都需要新的夹具和工具，那会怎么样?如果它是一个混合生产质量保证或包装线呢?如果工作单元需要能够处理到达不同方向的几种类型的对象，该怎么办?

在这些情况下，考虑到灵活性和成本，设计师应该考虑在生产线上添加机器人视觉的好处，即一个摄像头和处理单元，以及相关的机器视觉软件。Vision消除了与添加新硬件和配件相关的劳动力和资本成本，增加了操作的灵活性，并使生产线能够在不同的产品之间快速切换。视觉极大地减少了在一个产品和另一个产品之间切换所需的时间——这对忙碌的制造商来说是一个巨大的恩惠，尤其是在当今要求苛刻的定制生产环境中。

《质量》杂志第19届年度杂志专业状况调查研究发现，五分之二的公司正在使用或计划使用机器人，其中一半的公司已经在对现有员工进行机器人技术培训，”合作机器人专家通用机器人公司(Universal robots)的战略营销和应用开发高级经理乔·坎贝尔(Joe Campbell)说。“全球COVID-19大流行进一步推动了这些预先存在的趋势。制造业正在适应新的经营环境，减少的劳动力可用性和增加的经济不确定性。因此，对灵活的自动化平台的需求越来越大。

“虽然传统的自动化系统很有独创性，”坎贝尔继续说，“但它们也可能昂贵且死板。相比之下，协作机器人可以在早上被分配到一组质量检查任务，然后在下午被重新分配到一组完全不同的质量检查任务。一个视觉系统在几分钟内就会被换到另一个。因此，传统的‘一刀切’的自动化方法正逐渐输给可定制的合作机器人平台。”

为了让用户能够灵活地选择最适合其应用的视觉系统，万能机器人拥有广泛的合作伙伴生态系统，为特定的目的定制视觉系统，例如挑选和地方和机器管理智能3D系统用于视觉引导和质量检测。

什么样的协作机器人相机是最好的?

据OnRobot公司美国分部总经理克里斯蒂安·赫尔加德介绍，机器人摄像头主要有三种:2D、3D和2.5D。2D相机是所有相机中最便宜的，但用途最少。“通常情况下，2D摄像头决定长度和宽度(X轴和Y轴)，但无法确定高度，这限制了它们支持的应用数量。有利的一面是，在这些限制条件下，它们是可靠的。”“3D摄像机为机器人提供了它可能需要的所有视觉信息，跨越三个轴并结合物体的旋转。然而，这种功能是有代价的，因为3D相机是最昂贵的相机，而且它们也以难以集成和操作而闻名。”

Hulgard补充说，3D相机可能会带来复杂性和可靠性问题，这使得许多制造商不愿意接受这项技术，尽管它具有强大的功能。相反，她指出，无论是在成本还是性能上，2.5D相机都占据了2D和3D相机之间的最佳位置。2.5D相机能够确定物体的高度，适用于物体高度不同和需要堆叠物品的场景。

视觉增加协作机器人密度，在线检查

其他合作机器人供应商，如FANUC America，更倾向于为客户提供来自机器人供应商的完整集成视觉解决方案，如FANUC的iRVision，它同时运行在他们的合作机器人和传统机器人产品线上。

“传统机器人视觉与协作机器人视觉的区别是什么?”其实没什么，”发那科美国通用工业和自动化部门工程经理大卫·布鲁斯解释道。“由于合作机器人是工业机器人，其设计中内置了固有的安全功能，因此使用机器视觉指导普通工业机器人和合作机器人的原则是相同的。也就是说，很可能合作机器人将更多地用于安装在机器人上的MV检查。合作机器人非常适合这种情况，因为它通常需要操作人员将一个部件加载到检查夹具中，如果由合作机器人检查该夹具，那么整个过程就会变得更容易(因为人类和合作机器人可以一起工作)。”

Bruce说，Cobot检测站可以是在线的，在一条相对小批量的生产线上检查每一个移动的部件，或者他们可以在离线的，由操作员提供的检测站检查生产线上每十分之一、百分之一或一千个样品。“在这种类型的设置中，操作员可以加载待检查的部件，而无需与机器人的控制系统交互，也无需穿过任何围栏，这是这类系统非常理想的特性。有时，如果零件没有被放置在夹具中，这些类型的系统中会包含导向装置。该合作机器人将首先使用机器人安装或固定安装的摄像头来定位零件的位置，然后使用这些信息来偏移其检测路径，以确保进行正确和准确的检测。”

机器视觉系统也有一个地方离开了机器人的手臂，布鲁斯说。通过安装固定摄像头和软件，类似VEO FreeMove在美国，视觉系统可以监控机器人和工人的位置，允许更多的合作机器人在一个小空间内共存，而不用担心相互碰撞或工人。

机器视觉与工业机器人的结合，通常被称为VGR，无论是合作的还是常规的，几年来一直在稳步上升。“所有主要的工业机器人公司都提供某种形式的简单机器视觉集成，”布鲁斯说。“无论是机器引导还是零件检测，机器视觉与工业机器人的结合确实是实现许多任务自动化的必要技术之一，否则根本不可能实现自动化。”

在俄亥俄州扬斯敦的综合物流公司(Comprehensive Logistics)，一款UR10机器人配备了一个Keyence CA-HX200 C Lumitrax视觉系统部署在快节奏的发动机装配线上，检查舵机线束插件的正确组装。该任务是关键任务。如果由于连接器未完全固定并锁定到位而导致的间歇性连接，可能会导致动力转向失灵，这在严重性级别中为8级，意味着一种危及生命的故障模式。通用机器人提供

Flex-N-Gate是保险杠、外部装饰、照明、底盘总成和其他汽车产品的供应商，在其位于密歇根的Ventra Ionia工厂使用检测系统来确保产品质量。为了帮助改进这些流程、降低成本并节省占地面积，Flex-N-Gate公司向FANUC公司寻求具有远见的协作机器人解决方案，利用FANUC美国公司的24/7/365服务网络支持其协作机器人系统，实现了完全成功的集成。FANUC美国提供。

最新发布的OnRobot Eyes是一款2.5D摄像头和视觉系统，可用于所有主要协作和轻工业机器人手臂。Eyes的设计具有易于集成和使用的特点，它将机器人视觉的所有优点以及一些独特的功能和特性带到了制造商的操作中。OnRobot礼貌。