In-Sight視覺系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)汽車蓄電池型號(hào)區(qū)分和定位的高效敏捷抓取

上海大眾汽車有限公司(以下簡稱上海大眾)是一家中德合資企業(yè)，作為國內(nèi)規(guī)模最大的現(xiàn)代化轎車生產(chǎn)基地之一，上海大眾目前已經(jīng)形成了以上海安亭為總部，輻射南京、儀征、烏魯木齊、寧波的五大生產(chǎn)基地。此外，湖南(長沙)項(xiàng)目也正在建設(shè)中。

基于大眾、斯柯達(dá)兩大汽車品牌，公司目前擁有Polo、Touran途安、Lavida、Tiguan途觀、Santana桑塔納、Passat帕薩特和Fabia晶銳、Rapid、Yeti野帝、Octavia明銳、Superb速派等系列產(chǎn)品，覆蓋A0級(jí)、A級(jí)、B級(jí)、SUV、MPV等不同細(xì)分市場。

上海大眾南京分公司是上海大眾汽車的主要生產(chǎn)基地之一，工廠全面采用上海大眾先進(jìn)成熟的工藝技術(shù)，以及生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制等管理體系。沖壓車間采用先進(jìn)的全自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線，沖壓20線使用了一模雙件(含內(nèi)外覆蓋件)、一模四件的設(shè)計(jì)理念，極大地提高了生產(chǎn)效率。車身車間采用了先進(jìn)的激光焊接技術(shù)、高度自動(dòng)化的機(jī)器人焊接等技術(shù)?？傃b車間采用了先進(jìn)的模塊化生產(chǎn)方式以及先進(jìn)的整車檢測系統(tǒng)，確保了轎車制造質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

在總裝車間，過去汽車蓄電池的裝配都是通過人工搬運(yùn)的方式來進(jìn)行，不但效率低下，而且嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍，甚至?xí)霈F(xiàn)員工不小心砸傷自己的情況。因此，必須采用先進(jìn)的視覺技術(shù)來改進(jìn)汽車蓄電池的作業(yè)方式。

應(yīng)用視覺系統(tǒng)對(duì)汽車蓄電池型號(hào)區(qū)分和定位的作業(yè)流程是：1)蓄電池分布在托盤上，呈5層排列，叉車工需要通過叉車把蓄電池從貨車中取出放到指定位置，機(jī)器人通過視覺定位每個(gè)托盤上的蓄電池，進(jìn)行定位抓取，然后把不同型號(hào)的蓄電池放入到不同的滑道中，以自動(dòng)區(qū)分型號(hào)，為下一步生產(chǎn)做準(zhǔn)備;2)視覺系統(tǒng)根據(jù)到位的產(chǎn)品，首先通過每個(gè)蓄電池上的標(biāo)識(shí)卡片來讀取蓄電池型號(hào)，來區(qū)分產(chǎn)品型號(hào)，然后讀取區(qū)域內(nèi)的二維碼，其次是定位蓄電池的坐標(biāo)和角度，并把這些數(shù)據(jù)發(fā)送給機(jī)器人。

但是，在汽車蓄電池型號(hào)區(qū)分和定位中，應(yīng)用視覺系統(tǒng)存在諸多問題：1)產(chǎn)品的表面反光問題，蓄電池表面的標(biāo)識(shí)卡片是人工貼上去的，所以反光區(qū)域不確定;2)叉車工在放置托盤的時(shí)候，位置不確定問題;3)最后一層的蓄電池顏色和托盤底部的顏色很接近。

這時(shí)，一家本土工業(yè)機(jī)器人廠商ESTUN公司向上海大眾南京分公司，就汽車蓄電池的機(jī)器人項(xiàng)目推薦了康耐視公司的In-Sight視覺系統(tǒng)。

在測試中，當(dāng)一批蓄電池從貨車上卸下來之后，工人使用叉車把碼垛在托盤上的蓄電池放到指定的位置，機(jī)器人帶動(dòng)視覺系統(tǒng)到初始位置，機(jī)器人給出觸發(fā)信號(hào)，In-Sight 1402視覺系統(tǒng)來找到每個(gè)蓄電池的位置。

而要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)抓取，就必須每次把產(chǎn)品的準(zhǔn)確位置發(fā)給機(jī)器人，使機(jī)器人調(diào)整到準(zhǔn)確位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取堆垛。In-Sight產(chǎn)品的PatMax功能很好的解決了這個(gè)問題。只要檢測的產(chǎn)品在其視野范圍內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

康耐視的PatMax圖案匹配技術(shù)經(jīng)過編程，可識(shí)別托盤中的每個(gè)蓄電池，并使用定位器工具來精確確定蓄電池中心的位置。通過檢查蓄電池中心的特征以確定中心旋轉(zhuǎn)的角度，字符讀取工具可有效的讀取蓄電池上的字符。然后，系統(tǒng)將此信息傳給機(jī)器人的控制器。機(jī)器人旋轉(zhuǎn)其腕部使其與蓄電池轉(zhuǎn)動(dòng)的角度保持一致，接著機(jī)器人引導(dǎo)抓手對(duì)準(zhǔn)蓄電池邊界，只需1秒即可把蓄電池穩(wěn)定抓起。

In-Sight視覺系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用中的表現(xiàn)給上海大眾的技術(shù)人員帶來了全新的感覺，“我們?cè)谄囆铍姵囟ㄎ簧鲜褂昧薎n-Sight 1402視覺系統(tǒng)之后，均出色的完成了定位抓取工作，”他們說道，“令人感到震驚和放心的是——我們甚至在白天和晚上的情況下只做簡單的遮擋，視覺系統(tǒng)都可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)定位抓取工作。”

上海大眾的技術(shù)人員進(jìn)一步指出，“In-Sight視覺系統(tǒng)先進(jìn)的幾何圖案匹配技術(shù)給了我們很大驚喜，無論元件對(duì)比度變化、照明變化、圖像焦距變化、外觀質(zhì)量下降、多個(gè)元件還是部分隱藏的元件讀取問題，In-Sight視覺系統(tǒng)均能靈活處理。”

“PatMax技術(shù)把產(chǎn)品的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)及角度偏移量發(fā)給機(jī)器人，就好像為機(jī)器人提供了一雙眼睛，讓機(jī)器人能夠高效準(zhǔn)確的抓取產(chǎn)品，”康耐視的技術(shù)工程師表示，“PatMax的自動(dòng)定位功能是其他視覺產(chǎn)品所不具有的。”

另外，In-Sight視覺系統(tǒng)所含有的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議模塊，能夠很輕松的與市場上任何一家機(jī)器人廠商(包括國產(chǎn)機(jī)器人)進(jìn)行快速的通信工作。對(duì)于自動(dòng)化行業(yè)中所支持的TCP/IP協(xié)議、串口、現(xiàn)場總線、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)/IP協(xié)議等，In-Sight視覺系統(tǒng)都能輕松應(yīng)對(duì)。同時(shí)康耐視還提供驅(qū)動(dòng)器的模板和腳本文件等輔助功能，可以快速建立通信通道。

In-Sight視覺系統(tǒng)還可使用讀碼器所提供的電子數(shù)據(jù)表(EDS)文件，通過以太網(wǎng)/IP標(biāo)準(zhǔn)輕松連接到機(jī)器人和其他常見的工廠自動(dòng)化設(shè)備。第一步是將EDS文件下載到機(jī)器人編程軟件中。EDS文件是簡單的文本文件，由網(wǎng)絡(luò)配置工具使用，以幫助識(shí)別產(chǎn)品，并在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)它們進(jìn)行調(diào)試。然后，EDS文件會(huì)給讀碼器分配一個(gè)標(biāo)簽，其包含讀碼器的唯一名稱和IP地址。最后一步是定義輸入和輸出節(jié)點(diǎn)。然后，工程師就可以在熟悉的機(jī)器人軟件環(huán)境中編寫應(yīng)用，并定義相關(guān)的邏輯。

“采用了In-Sight視覺系統(tǒng)配合機(jī)器人工作后，其效果大大超過了我們的想象，不但操作簡單，而且穩(wěn)定性極高。”上海大眾的技術(shù)人員指出，“同時(shí)其軟件通信接口可以很方便的與機(jī)器人通信接口對(duì)接，整個(gè)調(diào)試過程非常順利。”

現(xiàn)在，利用機(jī)器視覺來引導(dǎo)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)定位抓取的自動(dòng)化應(yīng)用，不但將上海大眾的工人們從困難和危險(xiǎn)性較大的工作中解脫出來，同時(shí)也大大提高了工作效率。“機(jī)器人加視覺的應(yīng)用，解放了人力，”上海大眾的技術(shù)人員最后強(qiáng)調(diào)，“我們公司會(huì)一如既往的堅(jiān)持自動(dòng)化水平的改善，已達(dá)到整個(gè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的改造。”

圖片

產(chǎn)品來料時(shí)的情況

機(jī)器人和視覺工作的狀態(tài)

程序調(diào)試顯示圖片