机器视觉定位技术将助力工业机器人产业的发展

（文章来源：金石兴机器人学院）

对于传统意义上的工业自动化，工业机器人在控制系统的指挥下，重复特定的动作流程完成加工。换言之，产品加工精度的保障依赖于控制系统的稳定性与整个机械系统的精度。但是加工过程中随机误差的产生在所难免，诸如不可预测的震动、产品在工位间传送发生的偏移等，此外机械结构随着长期使用、精度下降带来的系统误差还会导致产品批量报废。而简单的传感器对于这些误差的规避又显得捉襟见肘。加上现今产品序列纷繁复杂，市场对于柔性生产的要求与日俱增，工业机器人想要在“失明”的情况下完成这一切就显得尤为困难。

而当工业机器人拥有了机器视觉赋予的“慧眼”，上述问题便迎刃而解。拥有“慧眼”的工业机器人在看到目标之后，经准确分析定位后引导动作，避免了产品传送中的偏差，增强了不同产品的生产适应性，同时大幅提升产品的加工精度。此外，机器视觉还能检测成品的精度，免除人工抽检带来的低效、误差与漏检。

随着智能制造的深入，具备视觉感知能力的智能设备益发盛行，机器视觉作为前端感知的核心部件，市场需求旺盛。海康机器人起步于海康威视机器视觉业务部，依托海康威视在图像传感、人工智能、大数据分析等领域多年的技术积累，已发展成为面向全球的移动机器人、机器视觉产品和算法平台提供商，公司坚持自主研发，持续推动智能制造进程。

在机器视觉与机器人相结合的应用场景中，机器人引导定位应用最为普遍。关于此类场景，海康机器人与合作伙伴共同实施了大量成功案例与成熟方案。结合不同场景，应用各类型硬件的选型搭配，保障机器视觉技术与机器人有效配合的前提是系统整体的合理设计与安装布置。

海螺8是海康威视工厂生产的一款摄像头，其装配需完成前盖定位、泡棉上料、透镜定位安装、灯板定位安装锁附、前端组件定位安装锁附等一系列动作，整个过程应用了大量机器人与机器视觉联合定位引导。灯板锁附工位负责灯板锁附过程中螺钉的来料定位与引导安装，由于设备安装空间的局限性，项目中选择了空间需求更小、工位更加节省、安装更灵活的活动相机方式。海康威视自主研发生产的600万像素面阵相机配合25mm焦距的500万镜头，连同环形LED光源安装在机械臂末端，随同机械臂一同运动。

相机连同机械臂在取料位定位螺钉后，机械臂前端的吸铁石准确吸取螺钉并运动至安装位；相机在安装位再次拍照定位螺孔后，螺钉被精确旋紧。单个螺钉从定位取料到完成安装整个过程仅耗时不到5秒，且通过视觉定位极大程度提高一次性安装成功的稳定性，避免人工安装时瞄准螺孔、效率波动带来的时间耗费，人力成本也得到降低。视觉定位的应用，在降低成本的同时优化加工工艺、提升产能。

在设备最终投入使用前，还会经历一个重要环节——标定，这也是视觉与机器人之间的桥梁。海康威视机器视觉VM算法平台中包含成熟的标定算法模块，能在确保标定流程开发高效性的基础上，让工程师使用完善的标定算法模块有针对性地为自己量身定制标定程序，以此实现标定流程的简洁性、准确性和复用性。

在合作伙伴利用海康威视机器视觉VM算法平台开发的某一视觉项目中，设备需要对三个工位上的三台相机分别进行标定。在精度要求最高、空间条件最好的二工位，即抓取偏移补正工位，固定安装于机架的下相机完成了对带有角点（有方向性）的点阵标定板的11个位姿的采图，并利用海康威视机器视觉VM算法平台中多点标定模块快速实现二工位完整的11点标定。一、三工位的相机只需要对标定板进行一次图像采集，通过对比相同特征在不同采图中的坐标，得到不同像素级别的相机之间尺度和角度的变换关系，即通过坐标映射建立与二工位之间的联系，完成一、三工位的标定。

视觉系统在软件层面完成的首要任务是与设备动作之间的正常通讯，海康机器人联手合作伙伴，在众多项目的实际操作中完成了与ABB、EPSON、FANUC等诸多工业机器人的成功对接。其次，任何系统的开发最终都会落实在界面的操作，对于操作员来说，操作界面的友好度同样是确保设备正常、高效使用的重要因素。

针对不同客户自身的应用案例需求，海康威视机器视觉VM算法平台提供多样性的通讯模块以应对不同的通讯协议。同样，海康威视机器视觉VM算法平台丰富的SDK也为工程师提供了独立自主开发软件的可能性，以契合不同的应用场景和客户需求。