三菱電機2008年2月14日發(fā)表了高速、高精度測量零件位置及傾斜度的小型三維視覺傳感器和三維物體識別技術。該產(chǎn)品是面向小型垂直多關節(jié)機器人等該公司制造的單元生產(chǎn)用機器人而開發(fā)的。重量約800g，可安裝在搬運重量為3kg左右的機器人上。
一般來說，單元生產(chǎn)與生產(chǎn)線生產(chǎn)不同，零件托盤具有小型、低價格等優(yōu)點，不過也存在不能使用送料器，零件供給無法實現(xiàn)自動化的課題。要想解決該問題，就需要三維識別裝置，通過識別零件的位置及傾斜狀況，將識別信息傳達給機器人，以便能夠從容易抓取部件的地方開始按順序抓取零件。但是，原來的三維識別裝置精度越高尺寸就越大，所以很難應用于單元生產(chǎn)。為此該公司開發(fā)出了可安裝在適于單元生產(chǎn)的小型產(chǎn)業(yè)機器人上的三維視覺傳感器，以及可高速識別各種零件的物體識別技術。
新開發(fā)的視覺傳感器由照射三維測量用圖形的激光投射部分以及對圖形進行拍攝的相機部分組成。通過傳感器同時獲取和組合二維圖像信息和三維距離信息來高速、高精度地識別零件的位置和狀態(tài)。距離30cm進行識別時的平均距離誤差為±0.6mm，處理時間為0.15秒。即使是螺釘狀的小零件，也可在短時間內(nèi)從散亂堆積的零部件中從最容易拿取的零件開始拿取。
使如此高精度的識別成為可能的技術之一是在相機周圍配置了8個LED光源。通過分析依次點亮這些LED時拍攝的圖像，可準確捕捉到零部件的輪郭。原來，電鍍零件及有光澤的金屬零件其周圍的狀況發(fā)生變化是，很難識別出形狀，但通過從8個方向照射光線后形成陰影，便可輕松地檢測出實際落差。具體步驟如下。
首先，在激光器照射測量圖形時用相機同步拍攝，獲得二維濃淡圖像。同時以三維方式計算距離。二維圖像會把在堆積的零件中曝光較多、機器人容易抓取的水平放置的零件顯示成濃色調(diào)。三維信息則會把距離越近的零件顯示成明亮的色調(diào)。在此基礎上，將轉換成機器人坐標的位置及狀態(tài)信息傳輸給機器人后，機器開始挑選作業(yè)。先將零件拿到托盤外部暫時放置，然后通過確認零件朝向、再次挑選進行組裝。
在實際的單元生產(chǎn)現(xiàn)場，可以協(xié)同使用將多個零件從各個托盤內(nèi)取出的機器人以及對取出的零件進行安裝的機器人。
原來的三維視覺傳感器在鏡頭更換及對焦方面需要高端技術，生產(chǎn)現(xiàn)場很難操作。因此，該公司還新開發(fā)了測量算法。這樣一來，不僅能夠簡單地進行高精度的距離測定，而且還使現(xiàn)場的調(diào)整作業(yè)變得更為輕松，能夠縮短調(diào)整及工件更換的時間。
