机器人视觉类别及其应用原理

网友投稿 298 2024-02-22


40年前,工业机器人的横空出世,带给人类更多自由与可能。今天,工业机器人正以迅猛的速度替代人工,从事繁重及枯燥的工作,并且向着更智能的方向在发展,而服务机器人,将是下一个风口。

机器人视觉类别及其应用原理

服务机器人发展空间很大,但要想发展服务机器人,就要让机器人获得人的能力,首先就是视觉。

视觉对人很重要,人类获得讯息90%以上是依靠眼睛,而我们就来看看人工智能的前沿——机器视觉

技术的演进与创新,推动制造业的变革与进步

智能化、仿生化是工业机器人的最高阶段,随着材料、控制等技术不断发展,实验室产品越来越多的产品化,逐步应用於各个场合。

伴随物联网的发展,多传感器、分布式控制的精密型工业机器人将会越来越多,逐步渗透制造业的方方面面,并且由制造实施型向服务型转化。

具有触觉、力觉或视觉的工业机器人,能在较为复杂的环境下工作;如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能,即成为智能型工业机器人。

机器人视觉,作为AI(人工智能)一个快速增长的分支,目的是能够给机器人与我们自己相当的视觉,在过去几年中,由于研究人员运用专门的神经网络,以帮助机器人识别和理解来自现实世界的图像,机器人视觉已经取得了巨大的进步。

机器人视觉犹如人的双眼

机器人有了视觉系统的配合,犹如人有了一双明亮的眼睛,能实现在工件位置不准确工况下的自动化生产。

机器人视觉包括以下几种:

2D相机

2D相机是通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号

传送给专用的图像处理系统

得到被摄目标的形态信息

根据像素分布和亮度、颜色等信息

转变成数字化信号

图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征

根据判别的结果通过数字变量信息传输给机器人

让机器人根据新的产品信息进行工作

目前2D相机广泛应用于机器人搬运,装配等工作。

线激光

线激光是使用激光三角测量原理, 对不同被测物体表面进行二维轮廓扫描。

激光束被一组特定透镜放大用以形成一条静态激光线

投射到被测物表面上

高品质的光学系统将该激光线的漫反射光

投射到高度敏感的传感器感光矩阵上

除了传感器到被测物体的距离信息(Z轴)

控制器还可以通过这组图像来计算沿激光线(x轴)上的位置

传感器最终输出一组二维坐标值

坐标系的原点与传感器本身相对固定

通过移动被测物体或传感器

便可得出三维测量结果

目前线激光广泛应用于

弧焊或激光焊的焊缝扫描、车身在线测量等。

3D摄影测量

3D摄影测量通过软件处理采集好的照片来得到待测点的三维坐标

这些照片是用一个高精度的专业相机

通过在不同的位置和方向

对同一物体进行拍摄所获取的

软件会自动处理这些照片

通过图像匹配等处理及相关数学计算后

得到待测点精确的三维坐标

处理完毕

被测对象的三维数据将会进入到坐标系统中

就好像以前测量过或者处理过一样

如果需要的话

测量软件还内置了分析工具

三维数据可以被输出

这些被测量的物体一般是事先手动贴上回光反射标志

或者是通过投点器投射上点

或者是探测棒上的点。

三维成像

基于结构光的三维成像,实际上是三维参数的测量与重现,需要投射结构光到被测物体上,通过结构光的变形(或者飞行时间等)来确定被测物的尺寸参数。

最常用光栅投影技术的其主要原理是

通过计算机编程产生正弦条纹

▼将该正弦条纹通过投影设备投影至被测物

▼利用CCD相机拍摄条纹受物体调制的弯曲程度

▼解调该弯曲条纹得到相位

▼ 再将相位转化为全场的高度

例如ABB的协作机器人Yumi已可以安装在AGV上行走并完成设定的工作,如果加上结构光视觉,结合物联网及数字化完成自主工作已不遥远。

随着连续采用这些技术,如神经网络和专用机器视觉硬件,我们正在迅速缩小人类和机器视觉之间的差距。

在将来的某一天,我们甚至开始看到机器人的视觉能力,可能会超越我们自己,使它们能够完成许多复杂的任务,并且我们的社会将会完全自主运作。

那么,机器人行业的小伙伴们,看完文章是否觉得机器人视觉超级棒棒?

掌握机器人视觉,可是非常重要的哦!

编辑:黄飞

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