機器人控制成本

概念系統(tǒng)解決了咖啡烘焙進料的問題，新的機器人控制，3D視覺和應(yīng)用程序特定的效應(yīng)加倍的吞吐量。

瓶頸可以發(fā)生在制造過程中的每一個階段，限制生產(chǎn)力，造成生產(chǎn)成本增加的問題。精明的生產(chǎn)管理人員知道，無論是什么過程，不管是什么目前的生產(chǎn)速度，總會是一個可以改進，以提高工廠到公司的底線貢獻最薄弱的環(huán)節(jié)。對此，在這方面，處理的原料的進料的設(shè)備僅僅是作為所進行的處理的機器一樣重要。相比于其它方法的高級視覺引導(dǎo)的機器人進料系統(tǒng)可以增加一倍的吞吐量。例如，3D視覺系統(tǒng)幫助大咖啡烘焙廠增加100％的綠豆進給率，同時消除被耗費該公司每年失去豆10萬磅的安全性和材料浪費問題。

 

該咖啡烘焙物具有與機器人，其工作是卸載的含有生豆150磅麻布袋托盤和放置在袋一個接一個在輸送機最終饋送焙燒爐問題。在機器人臂的端部夾持器是笨拙夾持袋子并導(dǎo)致它們撕裂，在卸貨區(qū)的地板噴涌咖啡豆。機器人緩慢地移動，并依靠“感覺”和內(nèi)存，因為它試圖找到下一個袋子移動。由于工廠負(fù)責(zé)處理大約650000袋咖啡豆，每年的成本，機器人的錯誤，在失去了豆子和失去生產(chǎn)力的安裝。地板上的松散豆構(gòu)成了安全問題。隨著考慮到這些因素，工廠管理人員決定升級的豆袋處理系統(tǒng)，在一個自動化系統(tǒng)專業(yè)系統(tǒng)集成商的幫助下入伍，包括智能機器人與機器視覺系統(tǒng)引導(dǎo)。所使用的控制系統(tǒng)采用了先進的3D視覺系統(tǒng)與高端的基于PC的軟件來構(gòu)建其進給機器人運行環(huán)境的三維模型。

 

對于咖啡烘焙應(yīng)用中，系統(tǒng)中的每個托盤的豆袋模型，一次一個托盤，使用距離測量通過激光三角測量獲得的。每層五層，每包裝四包，每包20包。一種新的計算機模型是構(gòu)建在托盤上的每一層包。該模型通過先進的算法識別的袋的獨特功能運行，并且確定在該層的每個袋的精確位置和取向。然后的位置和取向用于機器人分派到每個袋拾取。

 

2個攝像頭，2個激光器

 

許多激光測距系統(tǒng)只使用一個激光和攝像機。此實現(xiàn)采用了兩個攝像頭和兩個激光器，建設(shè)一個高度精確的可視化模型來優(yōu)化機器人運動。所使用的方法，稱為激光三角測量，是一種高度精確的距離測量技術(shù)，當(dāng)被掃描的表面基本上垂直于相機。

 

雖然多個激光三角測量系統(tǒng)可以在市場上是可用的，但是很少允許自定義的三角形形狀。最需要的攝像機朝向從焦點的相對側(cè)上的主體（等腰三角形）相同角度。通過研究問題，饋入機器人通常處理類型，所涉及的工程師得知定位和釣魚激光器和照相機不同可以提供材料的表面輪廓的一個更好的模型進行處理，并建立了這個能力到3D視覺系統(tǒng)。

 

對于咖啡豆烘焙，照相機位于托盤上面約7英尺，指出從不同角度托盤，提供的視圖中的53英寸寬的場（+/- 30或40度）。這使得托盤，其具有48平方的最大尺寸。在的整個頂面，要映射。

 

以滿足應(yīng)用的精度要求，概念系統(tǒng)選定的能夠產(chǎn)生每秒30000采樣的工業(yè)攝像機，雖然對于這種特殊應(yīng)用中，只有690次采樣/秒被執(zhí)行。

 

 

激光三角測量，圖像拼接

當(dāng)激光光束掃描的咖啡袋，托盤，梁出現(xiàn)的攝像機、移動與激光器同步，在攝像機的視場上下移動，他們通過在輪廓的包面。如果在由光束所描述的線的點中相對于在這里，如果它是掃描一個平面上的光束將是視圖相機的字段向上移動，這意味著表面上的該點被掃描越來越接近攝像機。相反的是對于被視為向下方移動激光點真。的貨盤上的頂袋表面的輪廓由指出，其中激光線出現(xiàn)在攝像機的視場中，點變換成XYZ坐標(biāo)和其輸入到一個三維模型構(gòu)成。

 

利用兩個攝像機產(chǎn)生用于處理視頻圖像的挑戰(zhàn)，但是。從不同的角度拍攝的兩個攝像機圖像需要被“縫合”在一起，提供一個連續(xù)的圖片的咖啡袋和托盤。但每個鏡頭的邊緣部分拋物線失真和視覺的角度，從每個相機有所不同。系統(tǒng)的一大部分的軟件處理處理的扭曲的圖像，以消除失真，并將它們結(jié)合在一起。

 

另一個設(shè)計挑戰(zhàn)是在視場中，能夠扭曲圖像的金屬物體眩光。不同的事情引起刺眼，但它是最經(jīng)常從托盤用釘子激光的反射造成的。放置在照相機偏振濾波器遲鈍眩光的效果。過濾器也使激光的光變暗。

 

激光器是能發(fā)出在680納米范圍光臺100MW機組。在3A級激光器通常，如果用肉眼看只是暫時不會產(chǎn)生傷害。而梁是對人類可見的，更多的能量在光譜的近紅外部分提供。 （100毫瓦激光器是大約輕如在可見光范圍內(nèi)的40毫瓦的激光）。

 

該系統(tǒng)集成開發(fā)了一個三維建模程序，確定如何咖啡豆袋通過查看袋輪廓在托盤上定向。精度是必需的，因為該包裝袋可能略有不同的托盤的每一層定向。以前的機器人控制有一個問題與此有關(guān)。

 

為了確定袋上的最佳拾取點，軟件進入三維模型，并把袋子的形象一半的南北和東西的尺寸在目標(biāo)點到達。由于攝像機的圖像是在機器人坐標(biāo)校準(zhǔn)，機器人可以直接到這個位置，并開始拿起袋。由于每一層的袋子被刪除，3D模型被更新為下一層的袋子在托盤上。當(dāng)提出一個新的托盤或全層的包在一個部分托盤，軟件指導(dǎo)機器人手臂最高的包。當(dāng)攝像機看到?jīng)]有更多的袋子，托盤必須是空的。一個可編程控制器發(fā)出信號彈出托盤，并帶來一個新的。

 

獲得更好的抓地力

每個處理進料系統(tǒng)的不同之處的機器人使用獲得并保持正在移動的原材料的方法，以及在3D視覺系統(tǒng)可定制不同機器人機構(gòu)工作。

 

在咖啡豆中的應(yīng)用，系統(tǒng)集成商使用當(dāng)?shù)匾患夜こ坦驹O(shè)計一個新的末端（“業(yè)務(wù)”的機器人手臂）。以前的系統(tǒng)用雙鉗像只有兩分的袋子上的接觸器，但新的末端執(zhí)行器提供了16個接觸點。它刺穿袋子拾起使用氣動齒穿透包然后向外旋轉(zhuǎn)。當(dāng)困難的尖端穿透袋子，他們把麻袋線程的方式?jīng)]有撕裂他們。氣動技術(shù)被選中是因為它是一個高度可靠的電源，使停機時間降到最低。氣動軟管有堅硬的外表面，以避免磨損，并在必要時迅速更換。