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安徽埃夫特智能裝備有限公司（以下簡稱埃夫特公司）是一家專門從事工業機器人、大型物流儲運設備及非標生產設備設計和製造的高新技術企業。埃夫特公司以“‘智’造自動化裝備，解放人類生產力”為己任，致力成為國際一流的自動化裝備製造商。
奇(qi)瑞(rui)汽(qi)車(che)公(gong)司(si)是(shi)埃(ai)夫(fu)特(te)公(gong)司(si)的(de)重(zhong)要(yao)客(ke)戶(hu)之(zhi)一(yi)，雙(shuang)方(fang)有(you)著(zhe)良(liang)好(hao)的(de)合(he)作(zuo)關(guan)係(xi)。埃(ai)夫(fu)特(te)機(ji)器(qi)人(ren)在(zai)奇(qi)瑞(rui)汽(qi)車(che)等(deng)企(qi)業(ye)曆(li)經(jing)五(wu)年(nian)的(de)苛(ke)刻(ke)考(kao)驗(yan)和(he)充(chong)分(fen)驗(yan)證(zheng)之(zhi)後(hou)，被(bei)廣(guang)泛(fan)推(tui)廣(guang)到(dao)汽(qi)車(che)及(ji)零(ling)部(bu)件(jian)、家電、電子、機械製造、日化、食品和藥品、光電、鋼鐵等行業。
為提升奇瑞汽車的生產效率和節省人力成本，埃夫特公司曾經給奇瑞汽車開發了一台集成某公司3D視覺相機的機器人搬運係統，用於奇瑞汽車二發生產車間的缸蓋抓取搬運，來取代過去人工搬運的作業方式。
該係統的3D視覺模式由一個2D相機和一組激光束組成，激光束采集被測物體的Z方向輪廓（即高度信息），2D相xiang機ji采cai集ji平ping麵mian上shang的de信xin息xi。這zhe種zhong模mo式shi要yao求qiu機ji器qi人ren具ju有you較jiao高gao精jing度du的de勻yun速su直zhi線xian運yun動dong，以yi配pei合he激ji光guang束shu的de掃sao描miao，否fou則ze會hui經jing常chang出chu現xian掃sao描miao不bu到dao的de現xian象xiang，而er且qie多duo次ci掃sao描miao也ye會hui影ying響xiang生sheng產chan節jie拍pai。
奇(qi)瑞(rui)汽(qi)車(che)給(gei)埃(ai)夫(fu)特(te)公(gong)司(si)反(fan)映(ying)，該(gai)套(tao)係(xi)統(tong)生(sheng)產(chan)節(jie)拍(pai)較(jiao)慢(man)，相(xiang)機(ji)成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)，性(xing)價(jia)比(bi)不(bu)高(gao)，不(bu)利(li)於(yu)在(zai)同(tong)類(lei)型(xing)生(sheng)產(chan)線(xian)推(tui)廣(guang)。希(xi)望(wang)埃(ai)夫(fu)特(te)公(gong)司(si)給(gei)其(qi)開(kai)發(fa)一(yi)款(kuan)同(tong)樣(yang)滿(man)足(zu)其(qi)生(sheng)產(chan)要(yao)求(qiu)、但性價比更高的視覺抓取機器人。
但是，發動機缸蓋的抓取搬運在應用中存在兩個難題：1）發動機缸蓋毛坯件來料是在一個托盤上成多排、多列、多層碼垛，所以任意一個缸蓋在空間的XYZ麵值不固定，尤其是在垂直麵Z麵上，還有不大於20度(du)的(de)傾(qing)斜(xie)，機(ji)器(qi)人(ren)抓(zhua)取(qu)不(bu)能(neng)采(cai)用(yong)軌(gui)跡(ji)固(gu)定(ding)式(shi)碼(ma)垛(duo)拆(chai)跺(duo)方(fang)式(shi)，必(bi)須(xu)要(yao)獲(huo)取(qu)每(mei)一(yi)個(ge)缸(gang)蓋(gai)的(de)坐(zuo)標(biao)數(shu)據(ju)，來(lai)調(tiao)整(zheng)自(zi)身(shen)運(yun)行(xing)軌(gui)跡(ji)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)柔(rou)性(xing)化(hua)抓(zhua)取(qu)，實(shi)現(xian)柔(rou)性(xing)化(hua)搬(ban)運(yun)拆(chai)跺(duo)功(gong)能(neng)；2）該發動機缸蓋生產線是共線生產，缸蓋毛坯件品種多樣化，每一垛來料在首次搬運前，都要通過判別缸蓋毛坯件型號來切換搬運夾具。
奇瑞汽車提出需求後，埃夫特公司調研了目前世界上最著名的3D視覺製造商品牌，發現康耐視品牌在工業級視覺供應商排名中名列前茅，並且該公司在3D視覺應用上也有很多成功案例，尤其是在機器人3D視覺應用上。
於是，埃夫特公司與康耐視就此項目進行了深入交流，並展開合作。在康耐視強大的技術支持下，埃夫特公司開發出了集成Basler雙目相機和康耐視VisionPro 3D軟件的視覺抓取機器人（如圖1所示）。該係統在抓取缸蓋應用中，比前一套係統，不但在效率有大幅度提升、準確率達到100%，而且價格還有較大幅度降低。該機器人一經應用就獲得了奇瑞汽車交口讚賞，並在工博會上贏得業界廣泛的關注。
圖1
“我們在不同的光學環境中，對不同型號的缸蓋毛坯件進行了抓取測試，集成了VisionPro 3D軟件的視覺抓取機器人，均出色的完成了抓取拆垛工作。”埃夫特公司的技術人員表示，“我們甚至模擬30度缸蓋傾斜擺放來進行視覺抓取，令人驚訝的是，該機器人在各種情況下都能夠成功抓取缸蓋毛坯件。”
VisionPro 3D 軟件能夠提供準確和實時的3D位置信息，幫助改善在單獨使用2D工具時所無法滿足的視覺性能。VisionPro 3D為安裝機器人上的相機，提供了應用程序上充分的靈活性，這基於康耐視領先的PatMax技術和其他校準技術。
工作原理如下：
1）3D視覺係統由安裝在機器人末端法蘭上麵的雙目工業相機、相應的數據采集卡及VisionPro 3D軟件組成。
2）兩(liang)個(ge)工(gong)業(ye)相(xiang)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)與(yu)鏡(jing)頭(tou)的(de)焦(jiao)距(ju)有(you)關(guan)，理(li)論(lun)上(shang)距(ju)離(li)越(yue)大(da)越(yue)好(hao)，但(dan)考(kao)慮(lv)鏡(jing)頭(tou)焦(jiao)距(ju)和(he)圖(tu)像(xiang)畸(ji)變(bian)，要(yao)求(qiu)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)，保(bao)證(zheng)兩(liang)個(ge)工(gong)業(ye)相(xiang)機(ji)能(neng)同(tong)時(shi)拍(pai)攝(she)到(dao)產(chan)品(pin)和(he)可(ke)能(neng)隨(sui)機(ji)移(yi)動(dong)的(de)視(shi)野(ye)範(fan)圍(wei)。
3）應用VisionPro 3D 軟件需要進行視覺標定，視覺標定是使兩個相機同時拍攝一個絕對精度較高的標定板（標定板布滿20*20正方形的黑白邊緣特征明顯相間的平板），工業相機從標定板向9個或9個以上不同位置拍照，根據機器人直角坐標係下的位置，擬合相機坐標係下的3D空間，並分別反饋2D和3D誤(wu)差(cha)至(zhi)用(yong)戶(hu)。用(yong)戶(hu)判(pan)定(ding)標(biao)定(ding)結(jie)果(guo)是(shi)否(fou)合(he)格(ge)。圖(tu)像(xiang)特(te)征(zheng)提(ti)取(qu)需(xu)盡(jin)量(liang)采(cai)用(yong)產(chan)品(pin)特(te)征(zheng)較(jiao)明(ming)顯(xian)的(de)特(te)征(zheng)或(huo)邊(bian)緣(yuan)輪(lun)廓(kuo)，一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)可(ke)提(ti)取(qu)多(duo)個(ge)特(te)征(zheng)點(dian)進(jin)行(xing)同(tong)時(shi)判(pan)斷(duan)，可(ke)設(she)置(zhi)允(yun)許(xu)一(yi)個(ge)或(huo)兩(liang)個(ge)特(te)征(zheng)點(dian)提(ti)取(qu)不(bu)到(dao)，以(yi)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)識(shi)別(bie)率(lv)。
4）產品的3D信息與機器人直角坐標應保持一致，通常為X、Y、Z、A、B、C。其中XYZ為產品中心點直角坐標係下的位置，ABC為產品中心點的姿態。為保持ABC與機器人的姿態表達一致，通常為XYZ、ZYZ等歐拉角及四元素表達方式。
工作過程如下：
標定好的3D視覺係統通過雙目工業相機，來檢測待上線的一垛缸蓋毛坯產品。通過VisionPro 3D軟件提取缸蓋毛坯件的照片特征，並進行數據處理（如圖2所示），判斷產品類型與坐標數據。並根據結果，產生相應的信號與數據通過TCP/IP協議以太網傳送給機器人控製計算機，以便控製搬運機器人完成缸蓋毛坯的搬運。
圖2
具體工作流程如表1所示：
集成了VisionPro 3D軟件的雙目視覺抓取機器人，大幅度降低了奇瑞汽車公司工人的勞動強度和企業生產成本，提高了效率和柔性化水平。
該係統具有良好的成本節約優勢，能對零件式樣與位置的變化進行管理，免去了成本高昂的精密夾具、機械料檔和料盤，實現了人工作業的自動化；能精確定位碼垛上的零件，延長生產線正常運行時間；並通過基本檢驗和零件識別功能提升產品質量。
“對於汽車生產廠家來說，應用了此機器人之後，我們可以很快地進行產品結構的調整，擴大產能，”奇瑞汽車的工程師們評價道，“該款新型抓取搬運機器人具有廣泛的應用前景。”
目前，在工業機器人領域，機器視覺技術正在大顯身手。機器視覺技術與工業機器人、運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)越(yue)來(lai)越(yue)緊(jin)密(mi)地(di)結(jie)合(he)，成(cheng)為(wei)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)內(nei)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)技(ji)術(shu)鏈(lian)環(huan)。在(zai)這(zhe)些(xie)領(ling)域(yu)內(nei)，視(shi)覺(jiao)技(ji)術(shu)的(de)融(rong)入(ru)使(shi)運(yun)動(dong)及(ji)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)的(de)反(fan)饋(kui)與(yu)控(kong)製(zhi)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)智(zhi)能(neng)化(hua)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)銜(xian)接(jie)水(shui)平(ping)。
“在工業機器人行業，機器視覺技術主要充當機器人的眼睛，跟機器人配合用於各種產品的定位，為機器人抓取物體提供坐標信息。”埃夫特公司的技術人員指出，“這樣的組合可謂強強組合，其潛力自然不言而喻，而康耐視作為視覺行業領軍企業，其發展前景將會更為廣闊。”
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