摘要：针对传统示教型工业机器人抓件和搬运零件是存在环境适应性差的问题，在库卡机器人为主体的柔性化生产线上构建了双目3D视觉引导系统。利用计算机视觉检测工件的形态与位姿，以准确引导机械手拾取工件，基于VisionPro 3D视觉软件，在C#环境中调用相关视觉函数模块，完成摄像机标定：选择Canny算子进行边缘检测，将SIFT和HU相结合进行几何特征提取和多标准工件的识别。验证表明，机械手可实现对立体位置进行识别，定位和抓取搬运操作。
机器人搭载高精度大量程的大尺寸坐标视觉引导系统在焊装各个区域有着广泛的需求，随着焊装大型装备制造业的发展，焊装工业技术、设计和制造不断革新，现场大尺寸测量引导逐渐呈现出主流，对测量环境复杂、测量对象多样、测量过程自动化和测量功能综合化已经日益成熟。原先传统的机械方式逐渐被大尺寸测量引导系统给予代替，研发具有高度适用性和灵活性、将大尺寸远距离测量和小尺寸近距离终端相结合的新型组合测量体制，成为当前大尺寸测量领域研究的焦点和热点。
关键词：工业机器人 大尺寸测量 高分辨率摄像机 目标识别 视觉引导 定位抓取
1.原因及背景
侧围采用EMS小车转运，由于从动态稳定在静态时存在位置偏移和倾斜，不带视觉引导系统的机器人又无法判断和准确获取侧围的位置姿态，机器人只能按照原先设定轨迹进行抓取，不能成功顺利完成抓取（易出现侧围定位不准导致侧围抓具损坏和零件报废），基于以上情况，特考虑使用3D视觉配合机器人完成侧围的抓取。
2.工况结构：
考虑到焊装多车型柔性化生产，机器人抓具采用切换功能，高分辨率摄像机采用固定方式安装检测；
2.1两个条形光源安装方向与侧围顶柱方向平行，高于相机200mm，到产品顶部距离800±100mm，光源要求角度可调；
2.2两个条光源竖直距离间隔200±50mm，2个相机安装高度与上图水平红线等高，两个相机水平间隔300±20mm，相互之间角度可调，保证视野完全重叠；
2.3相机与光源视角统一，均朝向下图“十字”位置，同时确保侧围如下红色方框区域的特征点无遮挡，供视觉选取特征点。
3.检测流程
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3.2流程详解
标定好的3D视觉系统通过高分辨率摄像机，来检测待上线的侧围产品。通过VisionPro 3D软件提取侧围的照片特征，并进行数据处理（如下图所示），判断产品类型与坐标数据。并根据结果，产生相应的信号与数据通过TCP/IP协议以太网传送给机器人控制计算机，以便控制搬运机器人完成侧围的抓取。
检测流程：
3.2.1工件运动至视觉定位区域；
3.2.2机器人给予相机拍照信号；
3.2.3视觉检测，定位当前侧围X,Y,Z,Rx,Ry,Rz偏差数据给到机器人；
3.2.4机器人接受到相机信息后，纠偏抓手姿势，抓取侧围
3.2.5等待下一次检测；
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4、图像测试结果
4.1方案分析
VisionPro 3D 可以提供精确、实时的三维定位信息，以自动化方式实现组件验证、转运及机器人应用。配合任意数量的固定或安装在机器人上的相机，VisionPro 3D 可以实现完全的应用灵活性。
VisionPro 3D 采用了 VisionPro工具库中的多套二维功能，包括 PatMax、PatFlex? 及几何图案匹配工具。可以实现不均匀照明采样，即便图案部分被盖住也能保持可靠性，因此在复杂条件下也能确保精确的部件定位。
VisionPro 3D具有良好的成本节约优势，能对零件式样与位置的变化进行管理，免去了成本高昂的精密夹具、机械料档和料盘，实现了人工作业的自动化；能精确定位上件，延长生产线正常运行时间；并通过基本检验和零件识别功能提升产品质量。
4.2方案结论
VisionPro 3D 采用 2D 功能并通过三角测量来检测对象位置。双相机短基线3D（俗称双目）涉及了所有近乎平行安装（即立体）的相机。简化了训练，可以分享相同的 2D 功能模式和立体 3D功能模式，尤其适用于机器人引导应用。 在当前焊装生产线主线合围装配情况下，视觉系统能够满足引导机器人抓取被抓物，其识别精度±0.5mm，具备焊装生产使用功能。
5.结束语
视觉成像系统的实现，最关键的是同一工位实现不同车型之间的识别及精度引导取件。车身制造过程，根据3D视觉系统成像扑住不同车型特征进行测量引导，可以实现车型识别、机器人取件精度引导等相关功能。从而满足大规模、多样化产品需求。焊装生产线逐步提高自动化、柔性化已成大势所趋，也是我国未来汽车行业、甚至许多工业、企业发展的方向。
参考文献：
【1】郭洪红.工业机器人技术[M].西安：线电子科技大学出版社，2006
【2】吴立德.计算机视觉[M].上海：复旦大学出版社，1993
【3】赵姝颖，佟郭峰.机器人视觉系统[J].机器人技术与应用，2000（2）：26-28
【4】张广军.机器视觉[M].北京：科学出版社，2005
【5】王敏，黄心汉.基于视觉与超声技术机器人自动识别抓件系统[J].华中科技大学学报，2001,29（1）：73-75
【6】艾海舟，武勃.图像处理分析与机器人视觉[M].北京.人民邮电大学出版社，2003
作者简介：温强龙、奇瑞商用车（安徽）有限公司工艺规划部、本科、工程师与设备工装规划。