拿起又放掉

由于工业标准4.0，系统和设施的数字化、自动化和网络化正在成为生产和物流的主要主题。工业4.0追求过程和工作流的不断优化，有利于生产力和灵活性，从而节省时间和成本。机器人系统已经成为自动化过程的驱动力。通过物联网(IoT)，机器人正变得越来越敏感、自主、移动和更容易操作。它们越来越多地成为工厂和仓库的日常帮手。智能成像技术在这方面发挥着越来越重要的作用。

为了满足生产环境向完全自动化和智能网络化生产的规模化和不断变化的需求，来自巴伐利亚州奈拉的ONTEC自动化公司开发了一种自动驾驶机器人辅助系统。“智能机器人助手”利用了移动性和自动化的协同作用:它由一个强大而高效的内部物流平台、一个灵活的机器人手臂和一个来自Ensenso N系列的健壮的3D立体相机系统组成IDS影像发展系统有限公司。

该解决方案是多功能的，可以代替单调、沉重的设置和放置任务。该自动运输系统适用于集装箱或工业格式的欧式托盘以及各种尺寸的网格托盘的地面提升，最大负载可达1200公斤。对于纺织行业的客户，AGV(自动引导车辆)用于自动装载卷筒子架。为此，它将带有纱芯的托盘运输到指定的筒子机上，并装入以进行进一步加工。使用特别开发的夹持系统，每8小时一班可夹持1000包纱线，并将其推到筒子机的芯轴上。尺寸方案和线圈的位置由安装在夹持臂上的Ensenso 3D摄像机(N45系列)捕获。

应用程序
装载工业纱芯的托盘从预先确定的储存地点的地板上取下并运输到筒子架位置。在那里，夹持器位置本身垂直上方的托盘。由内部软件ONTEC SPSComm触发，N45系列的图像触发器被发送到Ensenso 3D相机。

它与车辆的PLC联网，因此可以读取和传递数据。在该应用中，SPSComm控制了车载软件部件、夹持器和摄像头之间的通信。这样，相机就能知道车辆和抓手何时就位拍照。这将获取图像并将点云传递给ONTEC基于标准HALCON软件的软件解决方案，该解决方案将托盘上线圈的坐标报告给机器人。

然后，机器人可以准确地捡起线圈并进一步处理。一旦夹持器清除了一层纱芯，恩森索相机就会对纱芯之间的包装材料拍照，并提供点云。这些点云经过类似的处理，为机器人提供信息，用针钳去除中间层。ONTEC的软件开发人员Tim Bockel解释说:“这种方法意味着无需提前定义托盘的层数和整理模式，甚至可以毫无问题地处理不完整的托盘。”“夹持器不需要转换为针夹持器的使用。对于这种应用，它有一个普通的线圈夹紧组件和一个针夹紧组件的中间层。”

对于这一任务，移动使用机器人手臂上的运动和静态物体的3D采集，Ensenso 3D相机由于其紧凑的设计是适合的。Ensenso N 45的3D立体电子设备与外壳完全分离，允许使用轻质塑料复合材料作为外壳材料。低重量便于在机器人手臂上使用，如智能机器人助手。该相机还可以应对苛刻的环境条件。Tim B ckel这样描述这种情况:“这种应用的挑战主要是在大厅不同房间和一天中不同时间的不同照明条件中发现的。”即使在困难的照明条件下，集成投影仪通过带有随机点图案的图案掩模将高对比度的纹理投射到被成像对象上，从而补充无特征的均匀表面上的结构。这意味着集成相机完全符合要求。

通过在NxView中进行预配置，这个任务很好地解决了。”这个带有源代码的示例程序演示了NxLib库的主要功能，它可以用来打开一个或多个立体和彩色相机，这些相机的图像和深度数据是可视化的。在这种情况下，曝光时间、装箱、AOI和深度测量范围等参数可以根据所使用的匹配方法实时调整。

匹配过程使Ensenso 3D相机能够识别非常多的像素，包括它们的位置变化，通过投影到表面的辅助结构，并由此创建完整的、均匀的场景深度信息。这反过来又确保了智能机器人助手进行所需的精确度。这款相机的其他选择标准包括标准的视觉接口千兆以太网和1.3万像素的全局快门传感器。ONTEC应用开发it专家Matthias Hofmann解释说:“摄像头只拍摄整个托盘的一个图像对，有利于更快的吞吐量时间，但它必须从相对较大的距离提供坐标，精度在毫米范围内，以使机械臂能够精确抓取。”因此，我们需要高分辨率的摄像机，以便能够安全地用3D摄像机记录线圈的边缘。”边缘的定位是重要的，以便能够传递尽可能准确的位置从中心的线轴到夹持器。

此外，相机是专门为在恶劣的环境条件下使用而设计的。它有一个可拧动的GPIO连接器，用于触发器和闪光，是IP65/67，防止污垢，灰尘，飞溅的水或清洁剂。

软件
Ensenso SDK支持将相机的手眼校准到机器人手臂上，允许使用机器人姿势轻松地转换或置换坐标。此外，通过使用内部相机设置，当前情况的“FileCam”记录在每一次通过，即在每个图像触发。这使得以后可以轻松地调整任何边缘情况，在这个应用程序中，例如意外的照明条件，图像中的障碍或图像中线圈的意外定位。Ensenso SDK还允许存储和存档内部相机LOG文件，以供可能的评估。

ONTEC还使用这些“FileCams”来自动检查测试用例，从而在对视觉软件进行调整时确保所有安排的正确功能。此外，在ONTEC专门开发的控制系统的基础上，可以协调各种车辆，最大限度地减少物流瓶颈。不同的助手可以在一个非常有限的空间内同时导航和操作。通过使用工业接口工具ONTEC SPSComm，即使是标准的工业机器人也可以安全地集成到整个应用程序中，并可以在不同系统之间交换数据。

前景
该系统的进一步开发计划，其中包括自动驾驶汽车的导航。“关于我们AGV的车辆导航，IDS摄像头的使用非常有趣。我们目前正在评估新Ensenso S系列的使用，以使车辆对障碍物的反应更加灵活，例如，对它们进行分类，甚至可能绕过它们行驶，”ONTEC软件开发人员Tim B ckel在概述下一个开发步骤时说。

ONTEC自己的接口配置已经使系统能够集成到各种各样的工业4.0应用程序中，而自主移动机器人解决方案的模块化结构为适应各种各样的任务留下了空间。通过这种方式，它不仅有助于提高生产和物流的效率和灵活性，而且在许多地方也确实有助于减轻员工的工作量。

客户端
ONTEC Automation GmbH是一家为工业生产提供综合和创新自动化系统、工厂和专用机器的系统供应商。业务部门包括纺织技术解决方案、自动化解决方案、智能机器人解决方案和电气配电板解决方案。该公司25年的经验反映在整个价值链的创新、客户导向的解决方案中，包括机器人、工业图像处理、软件开发、电气工程和机械。