摘要：本文以機器人視覺技術在彈條搬運生產中應用的實例，闡述了機器人視覺技術的優點，以及在提高自動化水平，產品質量等方面的作用。

隨著社會的飛速發展和科技進步，機器人得到廣泛應用，而工業機器人的應用更是走在了前面。工業機器人集機械、電子、計算機等先進技術于一體，自1962年第一臺機器人在美國投入使用以來，已經廣泛應用于制造行業的各個領域，大大提高了勞動生產率，降低了工人的勞動強度，提高了產品質量。與此同時，隨著工業機器人向更廣更深的方向發展，以及智能化水平的提高，工業機器人已經從傳統制造業推廣到其它工業領域。

機器人搬運系統廣泛應用于汽車車身、機床上下料、沖壓機自動化生產線、自動裝配、碼垛、集裝箱等的自動搬運。首鋼莫托曼機器人有限公司研制生產的鐵路彈條視覺檢測機器人高速搬運系統，不同于傳統的冷加工搬運生產線，它的搬運對象為1000℃的高溫鋼材，現場由于高溫淬火造成煙霧及粉塵、強電磁干擾以及高噪音、高強度、高頻率的工作環境，對工作人員的身體健康損害嚴重。搬運機器人的應用，將人們從繁重的勞動中解脫出來。

機器人視覺技術的應用，極大地拓寬了機器人的應用范圍，提高了生產效率，保證了產品質量的穩定性和可追溯性。大多數視覺設備運用在瑕疵檢測，閱讀條碼，指導抓取和正確位置放置，尤其在工件測量和定位等性能方面，帶視覺傳感功能的機器人系統，性能更為卓越。首鋼莫托曼生產的機器人彈條搬運系統，配備了多套視覺傳感器，除具備各沖壓工序不同形狀工件的精確定位抓取外，還具有在線工件位置檢測和位置補償功能，工件最終品質檢測功能。全方位的保證和提高產品質量，是本系統的最大特點。

一．彈條搬運生產線系統的組成

1.中頻加熱爐

2.沖壓機

3.淬火爐

4.回火爐

5.PLC控制系統

6.溫度傳感器和熱傳感器

7.MOTOMAN NX100系列HP20機器人

HP20機器人是整個搬運生產線的核心，是載體，具有高穩定性、高速度和高精度。機器人工作半徑R1717mm，重復定位精度0.06mm，負載20㎏。

8.機器人抓具

作為機器人工作的最終執行部件，機器人抓手既是一個執行器，又是一個感知器，涉及到材料學、工程力學、傳感器技術、通訊技術等多個領域的科學。為適應高溫工件的抓取需要，彈條搬運系統抓手采用高強度耐火鋼作為抓手制作材料，在抓指和抓臂上，進行特殊工藝處理，在有限的體積上，盡量增加表面積，加快散熱，減少由于高溫造成的抓手變形，增加抓手使用壽命。

9.視覺系統

機器人視覺系統的流程是，視覺系統采集被測目標的相關數據，計算機系統進行圖象處理和數據分析，轉換成數據量，通過MOTOCOM通訊軟件發送給機器人，機器人以接收到的數據為依據，進行抓取作業。

視覺傳感器是一種相當于人眼的傳感器，根據鐵路彈條生產線工藝的特點，彈條搬運視覺系統采用二維視覺，在二維平面上測量出所有必要的數據，作為指導機器人抓取和判斷產品是否合格的依據。根據生產線工件的特點，視覺系統采用主動光源檢測。由于工件是高溫工件，其本身能夠發出輻射光，用工業相機對其進行拍照，使用濾鏡濾除環境干擾光和輻射干擾光，達到良好的圖像效果，得到物體的二維圖像，從而計算出工件在平面上的位置和偏移角度。由于高性能計算機的應用及算法優化，增強了視覺系統的精度和處理速度，增強了對工廠惡劣環境的適應性，使之能在工廠的惡劣環境下穩定運行。

9．1視覺軟件功能概述

.標定功能，以得到物理尺寸信息。

.接收PLC的觸發信號，進行采圖、檢測、測量。

.在界面上顯示圖像及檢測結果：合格/不合格；測得的尺寸信息。

.將檢測結果和完成結果通過相機的IO口輸出給PLC。

.執行相關系統狀態的顯示，如系統時間、檢測個數統計等。

.將測量數據，機器人偏遠數據保存在當天的Excel文件中。

.調節相機參數的交互功能

9．2使用環境

相機：PointGrey 20S4ｍ200萬黑白相機；

鏡頭：Computer 8mm + 紅外濾光片；

1394卡：64位1394卡；

PC配置：CPU2.5GHZ以上；內存1GB以上；顯存64MB以上；PCI64bit；

插槽；彩色顯示器；WindowsXP操作系統；Microsoft Studio6.0開發環境。

10.MOTOCOM通訊軟件

二．機器人彈條搬運系統工藝流程

1.上料工位

上料工位系統是由一臺溫度傳感器和一臺工業相機組成。溫度傳感器具有三通道信號輸出，檢測工件當前溫度，通過相應的通道發送給機器人系統，只有滿足工藝要求的溫度，才能作為合格產品進入加工工序。工業相機對工件進行坐標定位和測量，以確定工件尺寸和當前位置，采集到的數據通過MOTOCOM發送給機器人，以指導機器人進行抓取，對于溫度和尺寸滿足工藝要求的工件，機器人抓出送入壓機進行沖壓作業；對于不合格的產品，機器人抓出進入廢品回收程序。

2.第一沖壓工位

系統是由一臺熱傳感器和兩臺工業相機組成。當沖壓完成后，視覺系統對工件進行坐標定位和測量，以指導機器人平移抓取位置，補償由于沖壓機和模具造成的尺寸偏差。不合格的產品，送入廢品回收程序，合格產品送入下道工序。

3.第二沖壓工位

系統是由一臺熱傳感器和一臺工業相機組成。由于沖壓機的精度和模具的原因，這個工位偏差很大，視覺系統除了要進行工件測量和坐標定位外，還要算出工件的偏移角度。機器人以視覺系統的數據為依據，補償偏移角度和位置，進行抓取作業，使機器人把工件放置到下道模具的正確位置。

4. 第三沖壓及成品工位

系統是由一臺三通道溫度傳感器和兩臺工業相機以及檢測臺清掃裝置組成。金屬材料性能的主要決定因素是淬火工藝，而淬火工藝的核心是溫度控制。由于機器人搬運作業節拍穩定，在進入加工工序的溫度穩定時，可以保證進入淬火工藝的溫度是恒定的。溫度傳感器的使用，使溫度控制更加智能和穩定，基于以上控制，每個成品都具有相同的機械性能。視覺系統的兩臺工業相機成90度夾角安裝，進行俯視和側視拍攝。取特征點位置為測量點，進行多位置測量，檢測出數據指標，與標準數據進行對比，判斷產品是否合格。合格產品進入淬火工序，不合格產品進入廢品回收程序，至此機器人彈條搬運完成一個完整的流程。

三．機器人視覺搬運系統優越性

目前我國大多數工廠中，帶有高度重復性的搬運工作仍然靠大量人工來完成，給工廠帶來巨大的人工成本和管理成本，并難以保證生產線的高速度和零缺陷。機器人及視覺系統的使用，有效地解決了這一問題。系統的優越性能，為提高彈條生產效率和產品質量，提供了有效保證。

彈條搬運生產線是全自動生產線，工藝流程中不需要人的干預，線體周邊使用安全欄防護，門上裝有安全鎖，只要有人進入工作區域，機器人就會報警停止，最大限度的保證了人身安全。機器人生產節拍穩定，生產數量在觸摸屏實時顯示，產品周期明確，生產綱領安排更加容易控制。機器人與視覺系統的使用，降低了人工對產品質量和穩定性的影響，保證了產品的一致性。