西克應用

　　概述

　　在工業自動化領域
，機器人引導（Robot Guidance）是實現柔性生產和智能製造的關鍵技術之一。SICK推出的Inspector(P) 2D智能相機，集成圖像采集、算法處理與通信功能
，可在無需外部工控機的情況下，獨立完成目標識別與定位任務，廣泛應用於機器人視覺引導場景。

　　Inspector(P)智能相機支持包括目標定位、特征提取等傳統視覺方法，並逐步融合AI深度學習算法，實現對複雜工件的穩定識別。在機器人引導應用中，相機通過獲取目標物體的二維位置信息（X、Y）及旋轉角度（θ），並通過工業通信協議（如TCP/IP、PROFINET等）實時傳輸至機器人控製係統，從而引導機器人完成定位抓取、裝配或分揀等操作。

　　本文介紹如何快速使用Inspector(P)係列智能相機實現機器人定位引導。

　　Inspector(P)係列智能相機

　　01

　　相機安裝

　　包括固定位置安裝（眼在手外）和安裝到機器人上（眼在手上）兩種方式。

　　本步驟旨在完成相機安裝與對焦，以獲取高質量的圖像。確定工作距離後
，需依次調整光圈與焦距，並設置適當的曝光時間、對比度等參數，從而獲得對比度良好、圖像清晰的畫麵。參數設定完成後
，請勿再改動相機硬件部分。

　　眼在手外

　　眼在手上

　　下圖展示了相機參數設置界麵。在Jobs頁麵中配置曝光時間
、對比度
、亮度等參數，並在圖像修正選項中選擇“未修正”。建議先運行自動設置功能

；若圖像質量仍不理想，再手動進行精細調整。

　　圖片

　　02

　　相機標定

　　Inspector(P)支持簡單與三點兩種標定板類型，通常推薦使用三點標定板（如下圖所示）。

　　請qing根gen據ju實shi際ji視shi野ye大da小xiao打da印yin相xiang應ying尺chi寸cun的de標biao定ding板ban，確que保bao標biao定ding板ban方fang格ge鋪pu滿man整zheng個ge目mu標biao視shi野ye區qu域yu，並bing保bao持chi標biao定ding板ban表biao麵mian平ping整zheng。標biao定ding時shi
，標biao定ding板ban與yu相xiang機ji之zhi間jian的de距ju離li應ying設she定ding為wei實shi際ji定ding位wei所suo需xu的de工gong作zuo距ju離li。

　　若需將相機坐標係轉換至機器人坐標係，建議選用帶有ABCD坐標標記的標定板。其坐標順序依次為：左上（A）、右上（B）
、左下（C）、右下（D）。

　　標定步驟如下：

　•　切換至 System 頁麵。

     •　選擇 “攝像頭校準” 功能。

　•　采集標定板圖像
，隨後點擊 “暫停”。

　•　輸入標定板相關參數，將標定板類型選為 “三點”，點擊 “估算位置”，即可完成相機標定。

　　校準完成後，請在實時圖像界麵中選擇“完整校準”選項。此後，實時顯示的圖像即為經過標定校正的畫麵。將鼠標移至圖像任意位置，下方坐標顯示將切換為以“mm”為單位的物理坐標數據。

　　03

　　手眼關聯

　　坐標係分為兩種，一是工件坐標係（標定板坐標係），二是機器人坐標係。

　　3.1工件坐標係

　　在相機標定過程中，係統已基於標定板位置建立了相機坐標係，即工件坐標係。下圖中藍色網格的交點位置為坐標係原點 (0, 0, 0)，紅色箭頭指示的方向為 X 軸正方向
，綠色箭頭指示的方向為 Y 軸正方向。然後機器人根據此坐標創建坐標係，這樣即完成了手眼關聯。

　　3.2機器人坐標係

　　將相機坐標係轉換至機器人坐標係
，該過程需計算並應用轉換矩陣。

　　若標定板自帶ABCD四個標記點：

　　•相機將自動識別該四點在其坐標係中的位置

；

　　•操作機器人使用TCP尖點依次對準同一點位，並分別錄入它們在機器人坐標係下的坐標值；

　　•將獲得的坐標填入對應輸入框
，並勾選“執行坐標轉換”複選框，係統將自動計算轉換矩陣。

　　若標定板無預設標記點：

　　•可在標定板上按左上、右上、左下
、右下的順序手動標注四個點；

　　•分別輸入這四個點在相機坐標係與機器人坐標係中的對應坐標；

　　•勾選“使用任意4個點標定”選項，即可執行轉換矩陣計算。

　　完成以上步驟後，應用過程中可以使用“手眼坐標轉換”工具把對應的坐標轉換到機器人坐標係中。

　　04

　　應用配置

　　4.1基本步驟

　　•完成相機安裝和標定後
，可以按照以下步驟進行應用。

　　•放置待抓取工件
，調整成像參數以獲取最佳圖像質量。

　　•添加參考圖像，該圖像中工件的位置將作為基準抓取位置。

　　•添加“高精度目標匹配”工具，並依據操作指引完成參數配置。

　　•控製機器人移動至抓取位置，記錄當前坐標數據，此位置即為機器人抓取的基準位置。

　　•輸出坐標信息
，包括XY平麵偏移量及旋轉角度

，機器人將基於該偏移量執行抓取操作。

　　•如需使用機器人坐標係，請添加“手眼坐標轉換”工具，利用轉換矩陣將工件位置坐標轉換至機器人坐標係。

　　4.2輔助工具

　　實際應用中，可在“高精度目標匹配”工具基礎上配合使用其它工具，例如：

　　•參考點：可設定於工件的特定位置，比如抓取位置
，是坐標係中的絕對位置。

　　•圓擬合：可精準定位圓形中心，作為定位位置。

　　以上工具位於高精度目標匹配工具的下一層級，可跟隨匹配結果聯動。

　　•AI物體檢測：可以得到N個經過訓練物體的重心位置用於定位抓取引導。

　　•斑點定位器：可以獲得不規則物體重心位置。

　　4.3通訊配置

　　坐標輸出支持TCP/IP、PROFINET
、Ethernet/IP等通信協議，具體配置方法請參閱相關技術文檔。

　　05

　　典型應用

　　傳送帶包裹定位

　　傳送帶紙箱定位

　　汽車衝壓件定位

　　飲料包裝行業定位

　　SICK

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