3D视觉系统在汽车行业中的应用

2017-01-20 22:01:01·
 
机器人移动相机扫描图像 视觉技术的快速发展以及越来越广泛的应用,开阔了用户的视野、扩展了用户的思...

3D视觉系统在汽车行业中的应用-汽车制造网
机器人移动相机扫描图像
视觉技术的快速发展以及越来越广泛的应用,开阔了用户的视野、扩展了用户的思路,为用户提供了更多、更有效的解决方案。相比于2D视觉技术,3D视觉的主要优势包括:可以提供z轴方向的信息;避免了2D视觉基于景深原理性的应用瓶颈;采用激光光源,屏蔽了周围环境光的影响。
机器视觉技术
机器视觉产生至今已有30余年历史,随着电子科技与芯片技术、图像处理和人工智能等技术的发展,机器视觉具有非接触、处理时间快、精度高、安全高效以及节省人力成本等特点,同时,机器视觉产品越来越丰富,产品功能越来越强大,得到了越来越广泛的应用,也被越来越多用户所接受。
除了成品检测外,机器视觉在产品质量管控以及自动化生产的各个环节,建立起越来越多成功的应用。在食品饮料安全生产中,机器视觉用来记录生产过程的序列号缺损程度、外观完好性等信息,帮助我们建立起可以追溯的质量管理体系;在医药的生产过程中,机器视觉用来检查泡罩中药片的完整性和完好性,也同时被应用在需要对药剂的液位高度进行管控的环节;在物流分拣系统中,机器视觉能够轻松地识别出外包装是否存在缺陷,对标签的位置和轮廓进行识别以帮助区分不同类型的物品等。
在自动化生产和质量监控的过程中,机器视觉可以把人从高度重复性的工作中解脱出来,快速可靠地执行检查与监控的任务,提升产品合格率。如今机器视觉正逐步替代一些传统的检测方式,不断为广大用户提供新的解决方式。
视觉技术从原理上可划分为2D和3D两种,目前在国内2D技术应用较为普通,尤其在华东、华南和京津等工厂自动化程度相对较高的地区。相对而言,3D视觉的起步、应用发展相对缓慢。本文将重点介绍德国SICK公司的3D视觉系统在国内汽车行业的应用。
SICK IVC-3D应用
如今,国内汽车厂发动机装配、生产线上,缸盖的上料主要依赖人工上料。采用3D视觉定位、机器人抓取缸盖实现自动上料的方式,越来越受到生产厂家的青睐,其优势主要体现在:生产线自动化程度高、提高了生产效率;安全可靠,有效避免人工伤害;降低生产成本。

SICK IVC-3D 200相机安装在机械手上,机器人移动相机扫描生成图像。SICK IVC-3D 200相机是德国SICK公司推出的一款特别适用于生产现场的机器视觉产品,其结构紧凑,集激光光源、相机、图像处理和以太网、RS485、I/O输出等于一体,能满足在产品有高低抖动、旋转的情况下实时地对目标进行定位、检查,专用于检查和测量物体的三维尺寸。利用IVC Studio软件平台,IVC-3D智能相机可以轻松解决测量高度、体积和剖面线等3D应用,为生产线提供了一种全新的、可靠的工业视觉解决方案。
SICK IVC-3D 200相机工作流程如下:
1.整体扫描
机械手抓取单件缸盖前先进行整体扫描(扫描范围覆盖4×2共8个缸盖),相机完成扫描获取图像后计算处理,将8个缸盖的位置坐标(粗定位)信息通过工业以太网发送给机器人。
2.单件扫描
机器人收到每个缸盖的坐标数据后,在设定好的控制程序下移动相机到指定位置进行单件产品的扫描(图2中绿色框表示相机扫描覆盖区域),相机将计算出的缸盖3维位置坐标(x、y、z轴坐标及缸盖分别与坐标系x、y、z轴的夹角α、β、γ)发送给机器人,机器人再根据该坐标数据调整机械手的抓取姿态位置,准确把缸盖抓取并送到生产线上。
SICK IVC-3D 200在运行模式下,每次完成图像扫描后,会把生产的3D图像更新显示出来,并可以把测量的数据显示在图像上,如图3所示。
SICK IVC-3D 200相机生产的图像中包含了x、y和z轴方向的信息,图像中灰度值越大的地方z轴方向值越大(图4左侧图像示),图4右侧所示图像为3D效果图。
SICK IVC-3D产品还可应用于刹车片的3D测量,有无凹坑、类型区分和高度测量等;应用于汽车零部件型号检测和定位(见图6),根据产品外形特征区分不同类型的产品,并输出产品的坐标信息给机器人用于定位、抓取等。
结语
视觉技术的快速发展以及越来越广泛的应用,开阔了用户的视野、扩展了用户的思路,为用户提供了更多、更有效的解决方案。相比于2D视觉技术,3D视觉的主要优势包括:可以提供z轴方向的信息;避免了2D视觉基于景深原理性的应用瓶颈;采用激光光源,屏蔽了周围环境光的影响。
SICK 3D技术的诸多成功应用案例,为我们提供了积极、有效的参考,对于3D视觉技术在国内汽车行业的应用推广无疑是个好的开始。