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  • 无序抓取的定义

    与传统的2D视觉相比,3D相机可以获取目标工件的平面及高度信息,且3D相机的景深更大,因此使用 3D相机定位产品并引导机器人实现抓取就可称之为机器人3D抓取
     
    但并不是所有的使用3D视觉引导的机器人抓取都叫无序抓取,我们把无序抓取分为半无序抓取无序抓取两种状态。
     
    我们把半无序抓取定义为产品姿态简单,一般无需进行机器人路径规划的3D抓取应用。
     
    通常产品摆放在托盘上,或产品分层摆放在料框之中,产品虽然有多层摆放的情况但是姿态相对简单。在这种状态下,为了实现抓取,只要计算出产品在空间的位置,发送给机器人抓取坐标,而对抓取过程中机器人的路径规划及碰撞检测要求不高。在这种状态下,机器人末端使用一个较长的夹具即可完成抓取,或者是加一个偏心的延长夹具即可满足抓取要求,机器人的六轴法兰甚至无需伸入料框之中。
     



     

     


     

    无序抓取是指产品完全杂乱无序的堆叠在料框之中,在实际生产中,料框一般为接近1000x1000X1000mm的转运料框,为了实现这种状态下的抓取,通常需要3D抓取软件支持全场景的路径规划,多抓取点的抓取策略,夹具也要尽可能的实现多个夹持点的夹持,甚至是多产品的通用性。

    这种情况下,产品在料框中的姿态各异,通常情况下机器人需要将手臂伸入料框之中,最大化的实现产品各种姿态的抓取,以实现产品的清框。





     



     


    无序抓取的核心技术

    无序抓取涉及的核心技术主要包括:

    1) 视觉识别
    a. 3D   b. 2D+3D   c. AI

    2)机器人抓取规划
    a.碰撞检测
    b.多抓取点规划
    c.结合碰撞检测,奇异点规避及多抓取点的机器人路径规划由于无序抓取没有固定的抓取顺序,为了完成对已识别产品的抓取,视觉软件需要对机器人进行抓取路径规划,在半无序抓取与无序抓取中,对轨迹规划的要求也有所区别,我们用一个简单的对比来解释半无序抓取和无序抓取的轨迹规划的要求。






     
    无序抓取的核心指标之一就是清框率,为了提高抓取率,需要视觉软件可以支持全轨迹规划,多抓取点策略,同时夹具的设计至也相当重要,且夹具的设计跟抓取规划的适配至关重要。

    通常情况下,采用带倾角的夹具即可满足部分简单抓取场合,但是遇到产品外形复杂且完全无序状态下的深框抓取,全轨迹规划就变得至关重要了。仅靠倾斜的夹具已经无法提高在框内的可到达性,只能将机器手臂深入料框,例如产品竖直在贴在料框壁上时。




     
                 一般3D抓取使用的夹具形态




     
    Aurora 软件介绍

    Aurora 软件是 Spark Robotics 专门针对 3D 无序抓取应用场景开发的软件,Aurora 充分考虑了 3D 无序抓取场景中产品的识别,机器人轨迹规划,多抓取点适配以及全场景碰撞检测等要求。

    经过数代研发迭代,目前 Aurora 软件已经可以实现图形化参数化调试,无需编程,并且支持机器人全场景仿真。在导入产品数模,机器人数模,料框数模之后,即可在视觉软件内进行产品抓取点,产品放置点以及机器人避碰区域设置,进行机器人抓取模拟。通过模拟,可提前验证夹具设计是否合理,节拍是否能满足生产要求,提前做好 WorkCell,极大提高交付能力。

    除了全场景的轨迹规划及碰撞检测等功能外,Aurora 还支持一键标定功能,料框偏移功能,点云逆向数模功能,产品干扰区域设置,支持七轴联动(机器人地轨)等功能,极大方便用户的应用调试。




                     软件主界面可以显示视觉系统与相机及机器人的连接状态,产品识别结果,视觉节拍等信息




    1)一健标定功能:视觉系统配有专用的标定板,将标定板安装在固定位置,将相机安装在机器人末端之后,在标定界面中启动一件标定功能,机器人会自动在 9-15 个不同位置对着标定板扫描,即可完成相机与机器人的标定。





     
    2)多抓取点设置功能:拖动鼠标调整夹具数模与产品数模的相对位置,既可保存为抓取点,视觉系统支持多个抓取点;

     



     
    3)点云逆向模版功能:在有些工况中,客户无法提供产品准确数模,Aurora 可通过扫描得到的点云逆向成工件数模,再用逆向之后的数模设置抓取点。

     



     
    3D 抓取的夹具设计

    深框无序抓取的核心指标主要是抓取节拍和清框率,抓取节拍直接影响客户的生产效率,而清框率则影响人工介入的频率,好的无序抓取解决方案既要尽量提高抓取节拍又要尽可能的提高清框率。
     
    Aurora 软件可支持全场景的轨迹规划能力,在一次处理中可以在数条无碰撞和无奇异点的轨迹中间选择时间最优的机器人路径。但是除了软件中的时间最优轨迹规划外,合适的夹具设计也是实现效率最高和清框率最佳的关键因素。相对单抓取点,多抓取点适应和高可达性的夹具应用可以明显提高平均抓取节拍和清框率。

    对于无序抓取类项目的夹具设计有独特的理解,可以为用户提供最优夹具设计。Aurora 软件也可以将设计好的夹具数模导入仿真,验证夹具设计是否合适,优秀的软件能力匹配合适的夹具设计能力才能提供最优的解决方案。


       
     
      
          
       



     3D 相机



    Aurora软件兼容目前市面上绝大部分相机,根据应用不同,使用场景不同,可以选择不同品牌及性能的相机,为用户提供高佳性价比解决方案。







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