Революция в робототехнике: продвинутые hand-eye системы зрения для улучшенного движения

В робототехнике hand-eye система обозначает конфигурацию, где система зрения непосредственно крепится к роботизированному манипулятору, обычно за последним суставом. Другими словами, система зрения движется вместе с роботизированным манипулятором. Этот подход довольно новый в робототехнике и предлагает альтернативу более традиционному стационарному монтажу системы зрения, обычно над рабочим объемом робота. Хотя hand-eye подход может приносить пользу многим приложениям, его потенциал до сих пор был во многом ограничен стандартными системами зрения. Photoneo предлагает окончательное решение, которое наконец кладет конец этим ограничениям, основанным на зрении.

Преимущества hand-eye подхода

Hand-eye подход очень полезен в специфических приложениях, так как он предлагает ряд преимуществ над методом стационарной системы зрения. Во-первых, он может охватывать гораздо больший объем сканирования, так как может быть специально направлен на область интереса, предлагая гораздо большую гибкость, чем последний подход. Система зрения таким образом ограничена только досягаемостью робота, а не собственным объемом сканирования.

Поскольку расстояние сканирования — один из главных параметров, определяющих точность сканирования, hand-eye система зрения с меньшей дальностью сканирования может обеспечить гораздо более высокий уровень детализации по сравнению со стационарной системой зрения с большой дальностью сканирования. Если у клиента большой контейнер, заполненный мелкими деталями, максимальный уровень детализации будет достигнут использованием малого сканера с короткой дальностью сканирования, смонтированного на роботизированном манипуляторе. Робот может таким образом подойти к содержимому контейнера со сканером с оптимального расстояния и просканировать отдельные детали с разных углов и перспектив. Однако, когда стационарная система зрения обеспечивает удовлетворительный уровень детализации (например, Photoneo PhoXi 3D Scanner XL), рекомендуется выбрать подход со стационарной системой зрения.

Hand-eye система также является преимущественной опцией в случае, если приложение включает два или более контейнеров. Стандартная настройка со стационарной системой зрения потребовала бы либо линейной оси над контейнерами, либо множества систем зрения. Hand-eye система обойдется одним сканером, движущимся с роботизированным манипулятором от одного контейнера к другому.

Способность сканировать содержимое контейнера с близкого расстояния и с любой перспективы также эффективно устраняет проблемы, связанные с тенями. Стенки контейнера или система зрения, смонтированная над контейнером стационарным образом, могут отбрасывать тени на определенные участки контейнера, препятствуя правильному получению сканирования некоторых деталей. В таких случаях нужно идти на компромисс для поиска оптимальной позиции сканера относительно контейнера, и иногда детали нужно переупорядочивать вручную. Hand-eye подход может легко преодолеть эту проблему.

Наконец, некоторые приложения могут требовать специальных корректировок помещения, где размещена роботизированная ячейка — особенно когда речь идет о снижении окружающего света. Возможность сканировать контейнер с различных ракурсов минимизирует необходимость затемнять все помещение, позволяя захватить одну сторону контейнера сначала, а затем другую.

Hand-eye системы представляют современный подход с растущей популярностью, который закрепляется в увеличивающемся количестве роботизированных приложений. Его преимущества становятся еще более важными с ростом коллаборативной робототехники. Однако следует помнить, что внедрение hand-eye подхода имеет реальный смысл только в специфических типах приложений.

Важные соображения перед внедрением hand-eye подхода

Выбор hand-eye подхода всегда должен предшествовать тщательному рассмотрению требований и тонкостей данного приложения. Хотя этот тип настройки предоставляет ряд преимуществ, есть определенные факторы, которые нужно учитывать перед решением о hand-eye подходе.

Hand-eye системы требуют более сложной установки, чем настройки со стационарной системой зрения. Также сложнее найти оптимальный способ прокладки кабелей, питающих используемую систему зрения.

Кроме того, поскольку сканер крепится к роботизированному манипулятору, он может ограничивать движения робота. Поэтому рекомендуется использовать более компактную систему зрения. Наиболее подходящие модели семейства Photoneo PhoXi 3D Scanner — XS, S, M и модели MotionCam-3D S, S+ и M, вместе охватывающие диапазон сканирования от 16 сантиметров до 1,5 метров.

Другой недостаток hand-eye систем — более высокий риск столкновения с сенсором и возможные трудности с поиском оптимальной позиции на роботизированном манипуляторе для системы зрения, особенно если она больших размеров. Еще один серьезный недостаток — тот факт, что движения робота вызывают вибрации, которые стандартные высокоточные системы зрения со сканированием области не могут обработать. Из-за этого роботизированный манипулятор должен оставаться неподвижным во время получения сканирования, что может удлинить время цикла. В результате hand-eye подход не является правильным решением для времени-критических приложений.

Во многих случаях лучше выбрать подход со стационарной системой зрения с высококачественной 3D-системой зрения с большим объемом сканирования, такой как Photoneo PhoXi 3D Scanner XL, чем выбирать hand-eye систему со сложной установкой/монтажом.

Конечно, есть приложения, где hand-eye настройка является лучшей опцией и которая действительно значительно выигрывает от этого подхода. В этих случаях вышеописанные недостатки hand-eye систем могут быть преодолены с помощью революционной технологии Photoneo «Parallel Structured Light» (Параллельный структурированный свет) — единственного 3D-сенсорного подхода, который может эффективно противостоять вибрациям, тем самым обеспечивая высококачественное 3D-сканирование движущихся объектов без артефактов движения.

Hand-eye координация в движении

Технология «Parallel Structured Light», реализованная в 3D-камере Photoneo MotionCam-3D, обеспечивает hand-eye координацию без каких-либо компромиссов. MotionCam-3D — единственная 3D-система зрения, которая предоставляет высококачественные сканирования даже во время движения роботизированного манипулятора. Камера высоко устойчива к вибрациям и не требует остановки робота.

Поскольку технология позволяет захватывать объекты, движущиеся со скоростью до 144 километров в час, вибрации, вызванные движением роботизированного манипулятора, не влияют на качество 3D-данных облака точек. Камера обеспечивает разрешение 0,9 Мп и точность 300–1250 мкм по пяти доступным моделям (S, S+, M, M+, L). При переключении в статический режим параметры становятся еще выше, предлагая разрешение 2 Мп и точность 150–900 мкм.

Наибольшее преимущество этого в том, что роботу не нужно останавливаться для сканирования, что драматически сокращает время цикла по сравнению со всеми другими технологиями, доступными на рынке. Это открывает дверь к новым приложениям, таким как мгновенное отслеживание позиции объекта.

Этот аргумент остается актуальным также в контексте коллаборативной робототехники, которая вообще была сильно ограничена недостатками стандартных методов. Коллаборативные роботы медленнее по своей природе, чем промышленные роботы, и в сочетании с hand-eye подходом время циклов удлиняется еще больше. MotionCam-3D преодолевает это ограничение и отлично работает, даже если прикреплена к манипулятору коллаборативного робота.

MotionCam-3D доступен в пяти моделях — наиболее подходящими для hand-eye приложений являются модели S, S+ и M. Наименьшая модель S отлично подходит для диапазона сканирования 366–558 мм, в то время как модель S+ с теми же габаритами корпуса (80 x 68 x 307 мм) предлагает расширенное поле зрения с диапазоном сканирования 630–1574 мм. Модель M — правильный выбор для дистанции сканирования от 497 до 939 мм.

MotionCam-3D поставляется как окончательное решение для любых видов роботизированных задач — будь то статические или динамические сцены. Ограничения hand-eye подхода, основанные на системе зрения, теперь являются проблемой прошлого. MotionCam-3D предлагает лучшее разрешение и точность для сканирования на высокой скорости, эффективную устойчивость к вибрациям и более короткие времена циклов, чем когда-либо.

Если вы рассматриваете внедрение hand-eye подхода в своем приложении, не стесняйтесь связаться с нами. Мы будем рады проконсультировать ваш проект и предложить лучшее решение для вас.