智能機器人自動化物流拆垛系統(tǒng)

紙箱及周轉(zhuǎn)箱是當今的工廠中必不可少的物流載體，關(guān)于它們的拆垛應(yīng)用，有不少難題：垛形復雜多變、箱體種類繁多等。為解決上述難題，上海發(fā)那科開發(fā)了智能機器人自動化物流拆垛系統(tǒng)，為一種：機器人+3D視覺+AGV的解決方案。

該系統(tǒng)主要由1臺R-1000iA/80F機器人、1臺FANUC三維廣域傳感器和AGV小車等其他周邊配套設(shè)備構(gòu)成。AGV小車將堆有紙箱或周轉(zhuǎn)箱的托盤運至三維廣域傳感器下方，完成拍照、點云生成、位置獲取后，由機器人自動完成相應(yīng)的搬運拆垛過程，載有紙箱或周轉(zhuǎn)箱的托盤再由AGV小車運出。

圖1 R-1000iA/80F

紙箱及周轉(zhuǎn)箱的拆垛采用的是FANUC中型機器人R-1000iA/80F，緊湊的機械結(jié)構(gòu)使它更擅長緊湊空間的高速碼垛和搬運工作。最大80Kg的負載能力則足以應(yīng)對紙箱及周轉(zhuǎn)箱的高速搬運。

圖2 標準應(yīng)用場景下的3DA/1300

對箱體的識別定位采用的是FANUC三維廣域傳感器3DA/1300。三維廣域傳感器（3D Area Sensor）是FANUC iRVision中的核心成員之一，根據(jù)安裝方式、視野范圍和精度可選的還有3DV系列傳感器。

圖3 DV/1600傳感器的視野

3DA/1300在1340mm*1000mm的大視野下，利用雙目結(jié)構(gòu)光的原理，使用兩臺相機配合投影儀獲取到的差異圖像快速計算得到點云信息。

3D視覺系統(tǒng)與機器人高度集成，3DA/1300傳感器通過接口模塊（CCU和Multiplex）與主板連接，傳感器獲取的圖像和點云數(shù)據(jù)在機器人內(nèi)部計算，無需第三方設(shè)備或工控機。支持單臺機器人連接多臺3DA傳感器，可根據(jù)用戶定制的需要添加3DA傳感器和接口模塊。

機器人刷入模塊化的視覺軟件包后，即在機器人示教器上即可完成相機設(shè)置及校準、視覺程序設(shè)定等一系列流程，在機器人TP程序內(nèi)使用指令調(diào)用視覺程序（圖4）即可實現(xiàn)視覺定位并引導機器人準確抓取工件，視覺畫面可在實時示教器監(jiān)控或外接顯示器中實時監(jiān)控（圖5），當機器人出現(xiàn)視覺方面報錯時，會直接在TP屏幕中輸出對應(yīng)錯誤代碼，方便快速找到錯誤原因，提高工作效率。

圖4 TP程序中調(diào)用視覺指令

圖5 視覺實時監(jiān)控

視覺軟件和硬件的高度集成和多功能的模塊化組合方便安裝、調(diào)試和維護，減少項目周期。視覺硬件享受和機器人本體相同的質(zhì)保，一旦生產(chǎn)現(xiàn)場過程中任何軟硬件問題，F(xiàn)ANUC將第一時間派出經(jīng)驗豐富的工程師到達現(xiàn)場，解決后顧之憂。

視覺軟件中包含種類多樣的命令行工具也為3DA/1300的應(yīng)用帶來了更多的可能。平面測量工具（Area Sensor Plane Tool）是周轉(zhuǎn)箱拆垛中的必備工具。通過2D特征確定平面位置，結(jié)合點云獲取工件傾斜角度，在具有2D視覺高速度、高精度優(yōu)點的同時，又帶有3D視覺特有的角度識別能力，使得周轉(zhuǎn)箱即使在托盤上有一定的傾斜角度，也能準確識別空間位置，完成抓取。iRVision中還有專門為紙箱拆垛開發(fā)的箱子檢出工具（Area Sensor Box Locator Tool），用于在混合拆垛中檢出指定尺寸的紙箱。兩個工具的組合使得視覺程序能夠應(yīng)對多變的垛形和表面形狀各異的周轉(zhuǎn)箱，實現(xiàn)真正的智能化拆垛。

同時三維廣域傳感器也是料框散堆件識別抓?。˙in Picking）的檢測設(shè)備之一，配合FANUC強大的工件列表管理功能、干涉避讓計算功能、料框偏移補償功能、接觸跳出功能，Bin Picking的應(yīng)用將更加簡單、高效。目前FANUC最新的R-30iB Plus控制器下搭載的該視覺系統(tǒng)還支持3D數(shù)模STL格式文件的直接導入，復雜工件的散堆取件調(diào)試將變得更加簡單。

這套系統(tǒng)還有以下幾個特點：

換手臺使得機器人在周轉(zhuǎn)箱及紙箱的交替拆垛中切換自如

配合三維廣域傳感器的干涉避讓功能，保護機器人與周邊設(shè)備

機器人放置過程中視覺拍照檢出，節(jié)約每一秒

檢出結(jié)果示教器實時查看，簡化了視覺系統(tǒng)的調(diào)試及維護

本套智能機器人自動化物流拆垛系統(tǒng)具有可應(yīng)對混合拆垛、調(diào)試簡便、自動化程度高等優(yōu)點，能夠滿足物流行業(yè)及工廠上料中的拆垛需求，進一步提高了生產(chǎn)效率。

審核編輯 ：李倩