紙箱及周轉(zhuǎn)箱是當(dāng)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(fù)雜多變、箱體種類(lèi)繁多等。為解決上述難題，上海發(fā)那科開(kāi)發(fā)了智能機(jī)器人自動(dòng)化物流拆垛系統(tǒng)，為一種：機(jī)器人+3D視覺(jué)+AGV的解決方案。

該系統(tǒng)主要由1臺(tái)R-1000iA/80F機(jī)器人、1臺(tái)FANUC三維廣域傳感器和AGV小車(chē)等其他周邊配套設(shè)備構(gòu)成。AGV小車(chē)將堆有紙箱或周轉(zhuǎn)箱的托盤(pán)運(yùn)至三維廣域傳感器下方，完成拍照、點(diǎn)云生成、位置獲取后，由機(jī)器人自動(dòng)完成相應(yīng)的搬運(yùn)拆垛過(guò)程，載有紙箱或周轉(zhuǎn)箱的托盤(pán)再由AGV小車(chē)運(yùn)出。

圖1 R-1000iA/80F

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

圖2 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用場(chǎng)景下的3DA/1300

對(duì)箱體的識(shí)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(tái)相機(jī)配合投影儀獲取到的差異圖像快速計(jì)算得到點(diǎn)云信息。

3D視覺(jué)系統(tǒng)與機(jī)器人高度集成，3DA/1300傳感器通過(guò)接口模塊（CCU和Multiplex）與主板連接，傳感器獲取的圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)在機(jī)器人內(nèi)部計(jì)算，無(wú)需第三方設(shè)備或工控機(jī)。支持單臺(tái)機(jī)器人連接多臺(tái)3DA傳感器，可根據(jù)用戶(hù)定制的需要添加3DA傳感器和接口模塊。

機(jī)器人刷入模塊化的視覺(jué)軟件包后，即在機(jī)器人示教器上即可完成相機(jī)設(shè)置及校準(zhǔn)、視覺(jué)程序設(shè)定等一系列流程，在機(jī)器人TP程序內(nèi)使用指令調(diào)用視覺(jué)程序（圖4）即可實(shí)現(xiàn)視覺(jué)定位并引導(dǎo)機(jī)器人準(zhǔn)確抓取工件，視覺(jué)畫(huà)面可在實(shí)時(shí)示教器監(jiān)控或外接顯示器中實(shí)時(shí)監(jiān)控（圖5），當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)視覺(jué)方面報(bào)錯(cuò)時(shí)，會(huì)直接在TP屏幕中輸出對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤代碼，方便快速找到錯(cuò)誤原因，提高工作效率。

圖4 TP程序中調(diào)用視覺(jué)指令

圖5 視覺(jué)實(shí)時(shí)監(jiān)控

視覺(jué)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(hù)，減少項(xiàng)目周期。視覺(jué)硬件享受和機(jī)器人本體相同的質(zhì)保，一旦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中任何軟硬件問(wèn)題，F(xiàn)ANUC將第一時(shí)間派出經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，解決后顧之憂(yōu)。

視覺(jué)軟件中包含種類(lèi)多樣的命令行工具也為3DA/1300的應(yīng)用帶來(lái)了更多的可能。平面測(cè)量工具（Area Sensor Plane Tool）是周轉(zhuǎn)箱拆垛中的必備工具。通過(guò)2D特征確定平面位置，結(jié)合點(diǎn)云獲取工件傾斜角度，在具有2D視覺(jué)高速度、高精度優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又帶有3D視覺(jué)特有的角度識(shí)別能力，使得周轉(zhuǎn)箱即使在托盤(pán)上有一定的傾斜角度，也能準(zhǔn)確識(shí)別空間位置，完成抓取。iRVision中還有專(zhuān)門(mén)為紙箱拆垛開(kāi)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(gè)工具的組合使得視覺(jué)程序能夠應(yīng)對(duì)多變的垛形和表面形狀各異的周轉(zhuǎn)箱，實(shí)現(xiàn)真正的智能化拆垛。

同時(shí)三維廣域傳感器也是料框散堆件識(shí)別抓取（Bin Picking）的檢測(cè)設(shè)備之一，配合FANUC強(qiáng)大的工件列表管理功能、干涉避讓計(jì)算功能、料框偏移補(bǔ)償功能、接觸跳出功能，Bin Picking的應(yīng)用將更加簡(jiǎn)單、高效。目前FANUC最新的R-30iB Plus控制器下搭載的該視覺(jué)系統(tǒng)還支持3D數(shù)模STL格式文件的直接導(dǎo)入，復(fù)雜工件的散堆取件調(diào)試將變得更加簡(jiǎn)單。

這套系統(tǒng)還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

換手臺(tái)使得機(jī)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(hù)機(jī)器人與周邊設(shè)備

機(jī)器人放置過(guò)程中視覺(jué)拍照檢出，節(jié)約每一秒

檢出結(jié)果示教器實(shí)時(shí)查看，簡(jiǎn)化了視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù)

本套智能機(jī)器人自動(dòng)化物流拆垛系統(tǒng)具有可應(yīng)對(duì)混合拆垛、調(diào)試簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足物流行業(yè)及工廠上料中的拆垛需求，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

審核編輯 ：李倩