在工业 4.0 时代,传统制造业对自动化生产的精度和灵活性需求持续攀升。视觉引导系统作为工业机器人的 “眼睛” 与 “大脑”,能够通过专业相机采集环境数据,结合图像处理算法实现智能决策,成为智能制造的核心装备。
迁移科技深耕视觉引导系统领域,凭借自主研发的 3D 视觉产品矩阵,为智能制造与智能仓储场景提供稳定、易用且高回报的解决方案,其技术实力已获得工信部人工智能优秀产品及解决方案认证,是国内仅有的 56 家获此殊荣的企业之一。
本文将结合迁移科技的技术成果,重点介绍视觉引导系统的搭建、标定及应用方案,全面解析该系统的落地逻辑。
迁移科技
视觉引导系统的硬件核心为 Epic Eye 系列 3D
工业相机,该系列相机覆盖多类工业场景,具备抗环境光干扰、高精度成像等优势,以下为核心型号的关键参数对比:
Epic Eye 系列相机的核心优势体现在:
- 搭载自主开发的相位补偿算法,点云抖动降低 50%,保障视觉引导系统的成像稳定性;
- 可在 120000lux 强光干扰下保持高质量成像,适配复杂工业工况;
- 支持黑色反光物体、半透明物体识别,覆盖更多物料类型的视觉引导需求。
迁移科技视觉引导系统配套的 Epic Pro 视觉软件,是实现 “硬件 + 算法” 协同的关键,其核心功能包括:
- 无需编程的可视化配置:功能分区明确,支持即时调参,内置碰撞检测、路径规划等算法,降低视觉引导系统的操作门槛;
- 多协议通讯兼容:支持 Socket TCP、Modbus TCP、EtherCAT 等常见通讯模式,可无缝对接各类工业机器人;
- 二次开发与模型预设:内嵌多种算法,提供超级模型预设,同时支持二次开发,满足定制化视觉引导需求。
搭建视觉引导系统前,需结合迁移科技的产品特性完成环境评估,确保设备适配现场工况:
- 空间测量:精确测量安装区域三维尺寸,预留 Epic Eye 相机、光源及线缆的部署空间,例如 Epic Eye Laser L 相机外形尺寸为 495x115x300mm,需提前规划安装点位;
- 环境光照:虽 Epic Eye 相机具备强抗光性,但仍建议控制环境光照强度波动<50lux,避免极端光线影响视觉引导精度;
- 振动与温度测试:检测设备安装位置的振动频率和幅度,同时记录 24 小时温度变化,视觉引导系统的相机工作温度范围为 0-50℃,需确保现场温度符合要求。
为保障视觉引导系统的精准搭建,需提前准备以下工具:
- 测量工具:激光测距仪、千分尺、水平仪,用于精确测量相机安装距离和角度,保障视觉引导的基础定位精度;
- 安装工具:扭矩扳手、六角扳手套装、调整架,用于完成相机底座的精密固定,例如底座平整度需≤0.02mm/m;
- 检测与软件工具:百分表、激光干涉仪及 Epic Pro 标定软件,用于后续视觉引导系统的精度验证和调试。
单相机标定是视觉引导系统实现精准定位的基础,结合迁移科技的技术方案,具体步骤如下:
- 标定板准备
选择高精度陶瓷标定板(热膨胀系数≤0.5×10⁻⁶/℃),清洁表面后预热 30 分钟,确保与环境温度平衡,为视觉引导提供稳定的标定基准。
- 数据采集流程
控制机器人移动至指定点位,通过 Epic Eye 相机采集图像,提取特征点并记录数据,核心步骤包括:
- 机器人到位后稳定 0.5 秒,避免振动影响成像;
- 同步记录机器人位置、图像特征、时间戳及环境温度;
- 完成 9 个点位的循环采集,形成完整标定数据集。
- 标定执行与验证
使用最小二乘法计算变换矩阵,验证重投影误差需≤0.3 像素,最终保存标定参数和报告,确保视觉引导系统的定位精度。
针对复杂场景的视觉引导需求,迁移科技支持双相机、三相机协同标定,核心流程为:
- 单相机独立标定:完成每台 Epic Eye 相机的内参标定,记录相机矩阵和畸变系数;
- 相机间相对标定:对两两相机执行双目标定,建立相对位置关系,计算基础矩阵和本质矩阵;
- 全局优化:通过专业算法添加重投影误差约束,执行全局优化,保障多相机视觉引导系统的全局精度。
迁移科技视觉引导系统可覆盖多类工业自动化场景,其核心能力通过以下列表呈现:
- 拆码垛引导:支持纸箱、周转箱等物料的智能拆垛,可实现立库入库拆、出库拆等场景的自动化作业,拆垛方式涵盖单拆、多拆、混拆;
- 工件上下料引导:可抓取整齐叠放或无序摆放的工件,精准放置于机床指定位置,支持产线加工上料、工序衔接搬运等流程;
- 精准定位装配:针对有序或无序工件实现高精度定位,可完成机床加工定位、圆孔对位等装配任务,支持透明、黑色反光物体的识别。
迁移科技曾为某大型智能制造企业部署
视觉引导系统,该案例可直观体现系统价值:
该企业的零部件无序抓取产线,原有人工分拣模式效率低且易出错。接入迁移科技
视觉引导系统(配套 Epic Eye S-M 相机 + Epic Pro 软件)后,实现了以下效果:
- 识别成功率:对黑色反光金属零部件的识别成功率达 99.5% 以上,满足产线高可靠性要求;
- 作业效率:产线节拍从人工的 12 秒 / 件提升至 5 秒 / 件,整体效率提升 140%;
- 部署周期:依托标准化部署方案,视觉引导系统最快一周内完成投产,大幅缩短项目落地周期。
为保障视觉引导系统的长期稳定运行,需执行以下维护流程:
- 日常检查:每日检查相机光学元件清洁度、机械连接紧固性及光源亮度一致性,确保视觉引导的基础硬件状态;
- 定期校准:每周完成快速标定验证,每月执行完整标定检查,每季度开展全面系统校准,维持视觉引导精度。
当视觉引导系统出现异常时,可按以下逻辑排查:
- 标定误差超标:先检查标定板清洁度与图像质量,若图像模糊则优化照明条件,若机械松动则重新固定相机底座;
- 精度下降:优先执行重新标定,同时检测设备振动和温度,建立温度补偿模型,恢复视觉引导的定位精度;
- 运行卡顿:优化 Epic Pro 软件的算法参数,检查工控机硬件性能,保障视觉引导系统的运算效率。
结合迁移科技的技术布局,未来视觉引导系统将呈现三大趋势:
- AI 辅助标定:利用机器学习优化标定参数,实现视觉引导标定流程的自动化,降低人工操作依赖;
- 数字孪生联动:通过虚拟调试模拟视觉引导场景,减少现场调试工作量,提升项目交付效率;
- 多设备协同升级:强化多相机、多机器人的视觉引导协同能力,适配更复杂的柔性生产需求。
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