圖片來源：虹科電子
隨著工業4.0的推進，系統和工廠的數字化、自動化和網絡化正成為生產行業的焦點話題，因而也成為物流業的焦點話題。
工業4.0不斷優化流程和工作流，提高生產力和靈活性，從而節省時間和成本。機器人系統已經成為自動化處理的主要推動力。物聯網（IoT）的存在讓機器人越來越靈敏、自動、靈活且易于操作。越來越多的機器人成為工廠和倉庫的日常幫手，智能圖像處理在其中發揮著越來越重要的作用。
為滿足制造業擴大生產規模以及向全自動化和智能聯網生產轉型這一日益增長的需求，位于德國巴伐利亞的虹科合作伙伴ONTEC Automation GmbH公司開發了一個自動駕駛的機器人輔助系統�！�智能機器人助手”是靈活性和自動化的完美結合：它由一個強大高效的內部物流平臺、靈活的機器人手臂和虹科Ensenso N系列中耐用的3D立體相機系統組成。
該解決方案用途廣泛，例如：它能完成單調、沉重的裝配和放置任務。自動運輸系統可以將歐標托盤從地面吊起至集裝箱或吊起工業規格的各種尺寸網狀托盤，最大負載可達1200公斤。對于紡織工業客戶而言，自動導引車(AGV)用于自動放置筒子架。為此，它自動托起裝有紗線卷筒的托盤，運輸并放置到指定筒子架以便進一步處理。該系統使用定制開發的夾持器，每8個小時能抓取1000個紗線卷裝，并放置到筒子架的軸心上。安裝在夾持器上的虹科Ensenso 3D(N45系列)相機可以識別軸心位置。
應用
該機器人輔助系統從預先指定的儲存位置托起裝載有工業紗線卷筒的托盤，并運輸至筒子架位置。接著夾持器移動到托盤的垂直上方。內部軟件ONTEC SPSComm將觸發信號發送至虹科Ensenso 3D相機。SPSComm連接了導引車的可編輯邏輯控制器（PLC），因此能夠讀取并傳遞數據。
在此應用中，SPSComm控制了導引車軟件、夾持器和相機之間的通信。由此，相機知道導引車和夾持器何時到位，并進行圖像捕捉。在完成捕捉圖像之后，相機通過點云傳遞到ONTEC基于標準HALCON軟件的軟件解決方案，再將托盤上的梭芯坐標報告給機器人。機器人就能準確抓取梭芯并進行下一步處理。一旦夾持器放置完成一層紗線卷筒，虹科 Ensenso相機會捕捉紗線卷筒中間的包裝材料圖像，將其轉換成點云信息上傳。這些點云在經過處理后向機器人提供信息，通過這些信息，用針式夾持器去除中間層。
“采用這種方法意味著我們不必提前定義托盤的層數和最終完成模式，甚至能夠處理不完整的托盤，而不會出現任何問題，”ONTEC軟件開發者Tim B<span style="color: rgb(34, 34, 34);" a_b_c_3"="">CONTROL ENGINEERING China版權所有, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 15px; letter-spacing: 1px; text-align: justify; background-color: rgb(255, 255, 255);">öckel解釋道�！霸谔幚碇虚g層時，不需要將夾持器轉換為針式夾持器。對于這種應用，系統包含一個普通的梭芯夾持零件和一個用于中間層的針式夾持零件�！�
對這項任務而言，由于其小巧的設計，虹科3D相機適用于移動式機器人手臂，對動態和靜態物體進行3D信息采集。虹科Ensenso N45相機的內部電子設備可完全與外殼分離，可使用輕型塑料復合材料作為外殼。輕型材料有利于在機器人手臂上使用，如協作機器人。相機也能應對苛刻的環境條件。
“這一應用面臨的主要挑戰是相機需要應對不同的光線條件，這一問題在展廳的不同位置和一天內的不同時間段尤為突出�！盩im B<span style="color: rgb(34, 34, 34);" a_b_c_3"="">CONTROL ENGINEERING China版權所有, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 15px; letter-spacing: 1px; text-align: justify; background-color: rgb(255, 255, 255);">öckel描述道。但即使在光線條件不足的情況下，相機上集成的投影儀也可以將高對比度的紋理投影到要捕捉圖像的物體上，從而增亮無特征均質表面的結構。也就是說，集成相機完全滿足要求�！巴ㄟ^在配套軟件NxView中進行預配置，任務圓滿完成�！睅в性创a的示例程序展示了NxLib庫的主要功能，可用來打開一個或多個能展示圖像和深度數據的立體和彩色相機。曝光時間、像素融合、AOI和深度測量范圍等參數可以根據使用的匹配方法現場調整，就像在本案例中一樣。
匹配過程能讓虹科3D相機通過投影到表面的輔助結構識別大量的像素信息，包括其位置變化CONTROL ENGINEERING China版權所有，并從中創建完整的深度信息。而這又確保了智能機器人助手操作的精確度。相機配帶標準千兆以太網視覺接口和全局快門130萬像素傳感器�！跋鄼C只捕捉完整托盤的一個圖像對，從而有利于加快吞吐時間，但需要從相對遠的距離提供坐標信息，精度在毫米范圍內，才能讓機器手臂精準抓取�！監NTEC應用程序開發IT專家Matthias Hofmann解釋道�！耙虼宋覀冃枰叻直媛氏鄼C，以便使用3D相機穩定地記錄梭芯邊緣.” 為了盡可能精準地將位置從卷筒中心傳遞到夾持器控制工程網版權所有，邊緣定位就顯得非常重要。
而且該相機專為應對惡劣的環境條件而設計。它配有螺絲旋緊式GPIO連接器用于觸發信號和閃光信號，并具有防污、防塵、防水濺的IP65/67防護等級。
軟件
3D相機提供的SDK可將相機與機器人手臂進行手眼標定，從而可以使用機器人姿態輕松實現坐標平移或位移。除此之外，通過使用內置相機設置，在每一次信息傳遞，即每一次圖像觸發時，都會記錄當前情況至“FileCam”中。這樣便于以后在使用邊緣設備的情況下可輕松地調整，正如在本應用中，即使出現特殊情況也能應對，例如：意料之外的光線條件，圖像中的障礙物或是圖像中梭芯的隨機定位。Ensenso SDK還允許內置相機存儲并歸檔日志文件以便于評估。
ONTEC還使用這些“FileCams”自動檢查測試案例，確保在對視覺軟件做出調整時所有功能都能夠正確運行。此外，基于ONTEC特別開發的控制系統，多部導引車能夠協調運行，且將物流瓶頸降到最低。不同的機器人助手能夠在限定空間內同時導航運作。通過使用工業接口工具ONTEC SPSComm，即使是標準工業機器人也能安全地集成到整體應用中，而且可以在不同系統中交換數據。
應用前景
在自動駕駛車輛的導航等技術方面，ONTEC計劃對該系統作出進一步的開發�！霸贏VG的導航功能中引入虹科3D相機是一件十分有趣的事情。目前我們正評估新虹科 Ensenso S相機系列的使用，以便讓導引車能夠更靈活地應對障礙物www.cechina.cn，例如：對障礙物進行分類甚至繞過障礙物CONTROL ENGINEERING China版權所有，”ONTC軟件開發者Tim B?ckel在談到下一步開發計劃時說道。
ONTEC的接口配置已經能讓系統集成到更廣泛的工業4.0應用中，而自主移動機器人解決方案的模塊化結構在適應各類任務方面還存在提升空間。由此，它不僅提高了生產和物流的效率和靈活性，也確實在許多方面減輕了員工的工作負擔。
