使用康耐视In-Sight视觉系统引导机器人实现活塞的定位抓取收藏

    企业的所有生产线设备均采用了国内外先进技术，实现了自动上下料、自动料道连接，其中自动化上下料就应用了视觉技术来实现定位引导和检测    过去，渤海活塞的生产都是采用单工位机床进行人工操作生产，自动化水平很低，且生产效率很慢。

“之后，虽然使用了贯穿多个加工机床的料道，但还是无法实现自动上下料，占用人力比较多”渤海活塞的生产主管介绍说，“于是我们决定进行技改，提升自动化生产水平我们把整个自动化上下料线包给了一家料道设备厂家，对于其中的视觉设备，这个厂家向我们推荐了康耐视公司的In-Sight视觉系统。

”    但是，在生产现场由于活塞生产检测有其特殊之处，应用视觉系统存在诸多挑战比如，生产线上的工件为活塞毛坯件，活塞中间区域有一类似“骨节”凹槽，两边区域呈对称状态，外观很接近，视觉一方面要获取活塞的中心点坐标（X、Y），另一方面还要获取工件的角度（0°-360°）。

    “这里最大的挑战就是由于活塞为毛坯件，工件与工件之间存在差异，毛坯面的反光也会不一样，有些反光比较强，有些稍弱，要准确获取特征还是挺难的，而且还要准确区分出工件是0°位置还是180°位置”渤海活塞的生产主管表示，“此外，活塞在料道上是面部朝下放置，由于活塞是毛坯件，活塞面不是很平，中间会高出2mm左右的毛坯，之后要削掉，正因为活塞面不平，所以相机拍照时，工件会存在倾斜的情况。

”    另外的挑战就是，“上料区域较宽，相机取像视野相对大，因此要捕捉‘骨节’两侧较细小的特征点来反馈0°-360°角度”他接着指出，“工件种类有多种，外观、大小都有差异，‘骨节’凹槽深度在40mm左右，一方面要凸显骨节特征，另一方面还要照顾到凸台小特征，光源比较苛刻。

”    面临这些检测难题，康耐视的In-Sight视觉系统以其强大的技术性能打消了渤海活塞生产主管的担忧“生产验证时，工件来料随意，有些工件有时会有适当倾斜，相机依然可以准确检测出活塞的中心位置及角度，从而引导机器人完成正确抓取。

”渤海活塞的生产主管惊讶地表示    同时，事实证明，康耐视强大的PatMax工具可以轻松应对活塞的“骨节”特征查找，即使活塞毛坯面反光有一定的差异，有倾斜发生，PatMax工具依然可以准确定位；再加上In-Sight视觉软件强大的图像预处理算法及计算处理能力，可以按照“骨节”凹槽的初定位（获取X值、Y值），之后在凹槽的两侧，判别小凸台的位置，即凸台在凹槽左边还是右边来判别0°角度和180°角度。

这样，就可以准确地反映工件的中心坐标及角度    对于“骨节”凹槽有40mm左右的深度，既要凸显凹槽特征，又要照顾凸台表面特征，所以技术工程师就选用了一个较大的高亮度大颗粒环光，中间空洞很大这样，料道上全部的活塞凹槽都可以看到，而且视野边缘处几乎没有什么影响。

相机固定安装，满足较大视野，引导机器人抓取得分最高工件，之后再拍照进行抓取

机器人抓取后放置固定工装台，切换另一个抓手抓取工件倒置工件180°（凹槽朝下）放置机床料道上

Insight软件程序界面-自定义视图，按客户要求，显示主要检测数据    此外，在测试的时候，In-Sight视觉系统是与某个品牌的PLC，通过编写VC自定义代码，实现两者之间的通讯功能“PLC有时需要发送两次触发指令，相机的检测数据才会反馈到PLC，而有时一次就行，比较诡异。

”渤海活塞的电气工程师说道，“后来，料道设备厂家就换用施耐德PLC，改成Modbus TCP通讯至此，就解决了相机与PLC之间的通讯问题”    这样，渤海活塞的生产主管看到，活塞加工线在应用康耐视In-Sight视觉系统之后，“从视觉引导自动上料，到后面的各个机床加工，通过料道加6轴机器人，提升了产品质量，产能得到快速提升。

”他高兴的表示，“实现了相机与PLC的直接通讯，保证了机器人抓取位置真实有效，避免抓取失败对于我们经常生产的几种型号的活塞，相机事先编辑好程序后，PLC就可以自动控制相机程序的切换”    结合项目验证和测试时的经验，技术工程师们共同努力优化了视觉引导检测流程和机器人抓取流程，两者流程如下。

    视觉引导检测流程：料道光电感应拍照区域无工件时，PLC控制料道向前运动，直至光电感应拍照区域有工件存在时，料道停止运动；PLC提供相机触发信号，相机拍照检测；先使用Find PatMax工具获取“骨节”凹槽特征，计算出活塞的中心坐标，之后以“骨节”为定位，检测两侧的小凸台，判别小凸台在凹槽的左侧还是右侧，继而判别活塞是0°还是180°位置；期间会使用多种图像处理工具及逻辑判别；检测结束后，相机把X、Y、Angle值通过Modbus TCP通讯发送给PLC，继而控制机器人抓取。

    机器人抓取流程：PLC接收相机发送的X、Y、Angle值后，控制机器人调整相应姿态，抓取工件；放置工件到料道旁圆环形工装台上；之后机器人调整另一个抓手抓取并放置到运动的机床加工料道上，返回机器人等待位，触发相机拍照；视野内若无工件，料道向前运动一段距离停止，相机再进行拍照，机器人再次抓取，之后周期循环。

    现在，自从渤海活塞采用康耐视In-Sight视觉系统后，整条活塞加工线实现了无人化生产，大大提高了生产效率，生产合格率可达99.8%以上“对于活塞毛坯面差异较大的工件，In-Sight视觉系统也能提示机器人抓取并放置到废料盒中，”渤海活塞的生产主管最后总结说，“对于后面的活塞打码及后续几条自动上下料线，我们也会考虑增加视觉技术来进行检测。

” 

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