机器人视觉检测使汽车生产跟上步伐

由于汽车制造的高度定制性质，必须建立机器视觉检测系统来检测单个组件的多个变体上的缺陷。

为了满足这一要求，集成商开发了复杂的系统，包括安装在固定框架上的众多摄像头，定位捕捉产品的许多图像，以达到质量保证的目的。在这些系统中使用多个摄像机和灯产生从不同角度和不同照明条件下可见的复杂组件图像。

这种视觉检测站不仅能够高效地检测汽车生产线上零部件的缺陷，而且通常只需几秒钟。但如今的汽车制造商要求在视觉检测过程中采用更灵活的方法，以解决越来越多的产品变体。

在这里，机器人技术的优势凸显出来。基于机器人的视觉检测部署一个或多个机器人，在末端执行器上安装摄像头和照明设备(图1)，自动移动到组件的关键检查点，以检查特定的特征。选择了检查点后，视觉软件就可以通过编程来检查随后出现的任何产品上的位置。如果另一种产品的变体及其相应的新检查点必须在后期进行检查，摄像机安装和重新编程所需的时间比固定框架视觉检查系统要少。

何时推荐基于机器人的视觉
据Mike Sirizzotti，副总裁Vista的解决方案在美国，汽车制造商在决定是采用固定框架的视觉检测系统还是基于机器人的视觉检测系统时，必须考虑几个因素。一个关键的方面是评估检查系统的现有和未来需求，这涉及到确定可用于容纳检查解决方案的工厂地板面积的数量。其他可能决定选择哪个系统的更复杂的问题包括执行2D或3D检查的需要，需要检查的点的数量，周期时间，光学和分辨率要求，也许最重要的是，预算。

Shawn Campion，总裁兼首席执行官积分技术，补充说，确定是否可以用可见彩色或单色相机检查部件或组件，或者是否需要其他光谱响应相机，如近红外(NIR)、热和高光谱相机也很重要。如果是这样，系统集成商必须确定这些摄像头是需要在检测单元内的多个点上使用还是在特定位置上使用。如果需要多个摄像头，积分器就必须确定机器人系统是否能够在不干扰系统运动学的情况下携带所需的有效载荷和相关的照明包。

Sirizzotti说，在某些情况下，多智能摄像头解决方案很快就会成本高昂，而开发灵活的机器人解决方案是更好的选择。但他承认，决策取决于零件或装配是否能以这种方式进行检查，是否能满足适当的周期，以及机器人系统是否能集成到现有的制造过程中。

其他情况可能只适合占用空间很小的系统。“理想的解决方案可能包括一个机器人检测系统，它可以产生更可靠的检测结果，因为摄像机的视场和视角可以定制，”Sirizzotti说:“如果空间有限，可能需要采用固定的解决方案，尽管可能需要在可执行的检查类型上做出一些牺牲。”

利用现有的视力检查系统
汤姆·布伦南，公司总裁阿尔忒弥斯的愿景他同意Sirizzotti和Campion的观点，认为空间和周期时间是决定采取哪种方法的关键。Brennan还希望在增加运动和机器人技术之前，以低成本增加固定框架解决方案的灵活性和能力。

布伦南说:“如果所有的处理都在一台工业PC上完成，而且摄像头不是智能摄像头而是普通摄像头，那么更高的分辨率就可以在预算之内。”“此外，使用液体透镜以电子方式改变焦点或使用镜子可以缓解运动需求。”

布伦南指出，机器人系统可能是最佳选择，因为所需的分辨率和检查次数，或者当需要覆盖感兴趣区域的照明库过度或固定框架系统出现间隙问题时。

布伦南说，作为固定框架或基于机器人的系统的替代方案，第三种选择是移动部件或组装本身，但这种方法很少，因为现在必须考虑使用抓手来抓取部件。

然而，如果某个部件已经在其他地方被操纵了，那么这个任务就可以在建立检查系统中加以利用。布伦南说:“有时你需要的动作存在于流程的另一部分，所以我们总是建议在添加动作系统和其他步骤之前，仔细查看整个线条。”

他引用了Artemis为一家汽车客户开发的固定框架挡风玻璃检测解决方案(图2)，利用现有的机器人系统移动该部件。布伦南说:“通过这样做，我们以最具成本效益和破坏性最小的方式解决了这个问题。”

Integro公司的Campion承认，虽然机器人电池确实提供了更大的灵活性，但它们也有更高的实施和维护成本。如果引入了一个新的部件或检查要求，例如，需要添加一个替代的教导点(姿势)，潜在地使用一个补充的视觉工具集和一个替代的光源和/或设置。

坎皮恩说:“在所有的检查中，都必须考虑到机器人机载摄像机光学组件的焦距和特性。”“这有时需要两种工程资源——视觉工程师和控制工程师——来实施和测试系统，从而减缓和增加实施成本。

“机器人系统程序员还必须考虑通过检查机器人机械手运动学位置序列,以避免奇点——或者在移动机器人的工作空间失去能力的终端执行器在给定方向无论如何它移动关节机器人错误恢复,”剪秋罗属植物还在继续。

Integro Technologies已经为汽车行业实施了许多电机和变速器装配验证单元。在最近的一个项目中，客户最初的目标是在现有的、空间严重受限的生产线上使用协作机器人进行多点检测，这些生产线的检测周期很短。通过一个完整的决策矩阵和讨论点，Integro和它的客户同意实施一个13摄像头固定安装检查系统。

两家公司在确定机器人没有足够的空间移动到所需的光学工作距离后做出了这一决定。此外，在生产线上为机器周期时间分配了一个限制性窗口，实现成本更低。

在固定框架视觉解决方案的不足之处，基于机器人的视觉系统解决了汽车制造商的许多检测要求。鉴于预计汽车产品变体的数量将会增加，以及相应的组件复杂性的增长，机器视觉oem和集成商正在开发配备视觉的机器人检测解决方案，这些解决方案可以比以往更快、更准确地检测出哪怕是最小的缺陷。