,相机和电缆:避免灾难性VGR失败

　　2014年4月4日,行业失去了一位最激昂的冠军。阿迪尔，大家将永远记住他的巨大的视觉引导机器人方面的专长。一代又一代的学生和机器人专家将继续受益于他不知疲倦的忠诚，通过文章和许多在线研讨会来分享他的知识。作为他的慷慨贡献积分一定讨论摄像机电缆管理,RIA的董事会和员工把这篇文章献给他的遗产。机器人缺乏视角，对他们的愿景。现在由你来巡航。欢迎来到大舞蹈视觉引导机器人(VGR)越来越多的用户接受VGR的可能性。

　　“愿景允许你这么做不仅仅是一个盲目的机器人能做什么,”菲尔Baratti说,工程经理在卡森的,加利福尼亚。“它打开了机会的精度、吞吐量、制造变化,和产品转换。有这么多的更大的灵活性,当你与一个机器人视觉系统集成。”

　　一些敏感的视觉技术multi-jointed操纵者和你肯定会遇到一些障碍。这就是为什么知识库组装行业forebearers和早期采用者是如此珍贵。我们利用了拱顶准备新一代的集成商和用户VGR的细微差别。即使是经验丰富的老兵会偶尔跌倒的细节。

　　你挂载机器人上的相机还是在一个固定的位置?如果你把摄影机放在机器人,联合使用吗?你怎么保护相机从过度磨损和电缆吗?

　　美元的吞吐量往往与这些决策有直接影响。不同的机器人配置及其应用要求在特定的相机位置和电缆管理注意事项上。从错误的角度和方法结果上带来的后果可能是灾难性的。

　　相机电缆1号停机时间

　　经常被视为可有可无的电缆管理是至关重要的。控制该行业的著名事故评论员和早期的消防员。他们会告诉你十年中事故频繁的主要原因是电缆故障很常见。即使是现在,电缆质量的好坏通常意味着成功与失败的区别。

　　事实上,在arm-mount相机应用程序停机时间的一个原因是电缆。这不是闻所未闻的机器人工作单间价格下降到300000美元,就因为300美元的电缆故障。幸运的是,新相机标准robot-mounted让电缆管理变得更加容易。

　　“多数大型oem厂商意识到有线电视管理的重要性,”大卫·麦凯恩说经理机器人解决方案工程产品&服务国际公司，有线电视和dress-out制造商在密歇根州Orion湖。他说通常的一级和二级供应商可以从电缆管理援助中获益。

　　其中一些仍然使用我们所说的“意大利面条系统”所有的电缆和软管与包装捆绑在一起,”麦凯恩说。“包装打破时,电缆附近的工具或设备,或他们的机器人,最终都会受到影响。”

　　无论哪种方式,最终的结果是昂贵的。但不总是一个灾难性的失败。有时可以更阴险的损害。它可以是间歇性失去了摄像机和机器人之间的信号。

　　相机和视觉电缆直径通常是非常小的,”戴夫?卡拉瑟斯表示，他是北美REIKU / Drossbach公司在特伦顿的加拿大安大略省的项目经理。“我把它们放在微观范畴。每一个内链几乎像你脑袋上的头发。弯曲时,超出了他们的舒适区,或者我们称之为动态弯曲半径,这是当你开始看到这些链疲劳和最终打破。”

　　“每次其中一个链,减少信号的线,”卡拉瑟斯解释说。“所有的突然相机并没有得到一个好的信号。可能不是一部分放在正确的位置,或者系统可能会迷失方向和完全放电完美的部分。”

　　电缆管理系统可以适应大多数的机器人配置或应用程序。前面的照片所示,一个饰演dresspack适应是一个三维激光视觉指导和评估系统。

　　“我们的机器人AutoGauge系统需要一个非常强健的dresspack，由于广泛运行所需的机器人关节机器人温度补偿程序,”阿兰?考克说,新业务开发经理感知器公司在普利茅斯,密歇根。考克说,扫描过程需要视觉夹具高度灵活的运动车辆门的外围和它的所有特性。

　　我们将探索更多的电缆管理解决方案和相机位置选项为铰接,SCARA(选择性合规组装机械臂),双臂delta-style,甚至机器人。

　　铰接和固定相机

　　因其灵活性和可能,铰接式机器人通常与他们抢出风头。虽然他们的灵活性使得这个机器人的配置是一个最多才多艺的,它提出了几个重要的考虑摄像机位置和电缆管理。越旋转(或轴)添加到跳舞上,更多的机会得到绊倒。

　　在考虑固定和arm-mounted相机铰接式机器人,应用程序通常决定了相机的位置。

　　“arm-mounted相机是最灵活的,你可以在任何地方位置安排相机工作”大卫·布鲁斯解释视觉产品，他是美国分公司经理，分公司在罗彻斯特山,密歇根。“如果你有一个应用程序和一帮输送机,你使用一个arm-mount,那么你只需要一个相机。你可以移动相机,所有不同的输送机,找到属于你的地方。”

　　“周期时间的缺点,”布鲁斯说。“这是便宜的硬件,因为你只需要一个相机,但你必须完全停止,把你的照片,然后选择一部分。”

　　的紧密集成视觉系统包含软件特性,解决这个arm-mounted权衡。

　　“我们iRvision?称为Snap-in-Motion,”布鲁斯解释道。“因为摄像机和机器人控制器相同,含义相同的CPU控制,我们可以拍照,而机器人还在动。”

　　布鲁斯说你必须注意你的曝光和有权利类型的一部分。“如果你需要一个长时间曝光,那么你需要放慢脚步足够所以没有任何模糊。如果你有光圈打开所有的方式,可以真的侥幸相对较低的曝光时间和移动很快。我已经测试了它1000毫米,效果很好。”

　　他指出,Snap-in-Motion不适合使用输送机,因为通常你必须移动相机在拍摄照片时在静态部分。

　　“另一种将fixed-mounted摄像机,你有一个为每个输送机工作,”布鲁斯说。“你会增加了硬件成本,但你可以在后台运行所有的愿景。所以当你在一个输送机,你可以解雇相机在下一个输送机。你来到这个区域的时候,你已经找到了一部分,位于,计算偏移量。所有的并行视力会发生。”

　　那不同的关节位置呢?布鲁斯说,大多数时候相机安装接头6(卫星)。但是有些应用程序要求新的变异株。

　　“焊接应用,他们常常把它挂联合5(J5),”布鲁斯说。“在顶部装载机的情况下,他们可能会把它挂马车。联合1(j - 1)是一种线性轴或RTU(机器人传送单元),所以它仍然是种机器人安装,但是你不必担心保护它。”

　　在其他应用程序中,可以安装在相机J5卫星和一个灵活的工具。校准和工具转换变得有趣,但你获得更大的灵活性和力量。例如,您可以在卫星应用分离工具,如兼容的刀具或工具更换,J5拎着相机。

　　扭曲和呼喊,没有系包装!

　　与这一切的运动,舞池变得拥挤。如果你的相机电缆不穿着得体,事情可能会出错。着装通常要求high-flex电缆。:“这是一个关注视觉电缆。”发那科的布鲁斯说：“他们是容易失败,特别是在高清晰度的应用上。”

　　“我们大部分的机器人有一个内部:摄像机电缆从j - 1 J3,”他说。:“但重要的是,电缆从J3相机正常。”

　　布鲁斯说包装可以是一个大问题。“与视觉电缆,同轴电缆,你不想使用领带包装直接在电缆本身。你想把东西放在领带包装和电缆,像一个环。通常情况下,当发生故障时,我们会说船电缆。很多时候的我们将会看到使用包装的印象。”

　　他说工程dress-outs大大提高robot-mounted愿景的可靠性。“有活跃的dress-outs,春天,所以当手腕需要翻转180度左右,你会更松懈。”

　　布鲁斯指的是饰演的弹簧收缩系统和其他dress-out供应商提供。

　　“dresspack由一个弹簧收缩系统和我们所说的“脐”或波纹管,所有的通信电缆和软管从机器人end-of-arm工具,”解释了饰演的麦凯恩。“一旦安装在机器人上,弹簧收缩允许终端效应器拉脐和收回它回到住房,防止波纹管和电缆摩擦机器人。”

　　麦凯恩说,这个想法是为了消除尽可能多的扭转应力的电缆。他对包装回声的预防措施。

　　“你不想把任何种类的电缆或硬质塑料领带包装软管,因为一旦机器人开始运行,这些包装或切断电缆或软管穿夹克,导致失败。我们使用一个钩和环扣或聚氨酯皮带绑束软管一旦他们离开收缩系统。这些不会削减通过电缆或软管。”

　　适当的包装要求

　　发那科的布鲁斯强调保护的重要性的摄像机电缆连接器电缆束的压力。

　　REIKU专利环系统称为Cablestar只是为了这个目的。形状像一个冰球,这专业环是由柔软的橡胶在不同直径的大小取决于波纹管用于房子电缆。每个环系统定制,喷水洞,或槽,你插入电缆设计的安全。

　　“一旦Cablestar内的电缆提出,他们公司举行,所以没有更多的推拉效应,“REIKU的瑟斯说。“他们都是孤立的,所以他们不会受到其他电缆和软管。大的不拉着小的。他们只需要携带自己本身的重量。”

　　他说这减少了压力连接分和也密封管道使污染物。

　　瑟斯回忆的时候相机电缆很敏感,汽车oem他们喜欢使用便宜的鞋带。他们会包相机一次电缆十和删除每一个连续,因为它坏了。

　　“然后我们把电缆在波纹管系统中,你瞧,机器人会跑2 - 3年。现在每个人都认识到有线电视管理的好处。”

　　他说Drossbach发明了波纹管过程在1900年代初。REIKU使用这个过程来生产动态和静态高科技电缆保护管。他说他们只是专利模块化、高适应性的电缆管理系统称为Drossbach电缆保护器?,已经在测试机器人和汽车制造商去年非常积极的结果。

　　3 d Depalletizing

　　电缆管理是一个关键的步骤机器人积分器韦尔登的解决方案在最近的一次depalletizing镗床系统和机器管理应用程序。

　　这个的FANUC显示细胞在行动。机器人使用一个开销3 d区域传感器前定位和选择部分托盘。然后一个单独的二维视觉系统用于精确确定部分的取向的钳子在装货前镗床。

　　“我们跑电缆通过波纹管,”查尔斯?盖尔斯说,韦尔登自动化销售经理解决方案,宾夕法尼亚州。”,因为所有的运动end-of-arm工具机维护保养操作,我们发现电报被挂过低,被抓到在附近的设备,所以我们必须返工,dress-out。”

　　大风说经验和适当的测试在这些情况下回报。他建议继续故意和详尽的电缆管理工程,以确保你遵循完整的路径，对于最后的几个关节机器人，他这么说。“如果你不了解,你dress-out会太紧或太松,”他说。“要么这些条件可以创建一些大的问题之一。”

　　电缆管理,一步一个脚印

　　全球自动化供应商,公司在索斯,密歇根州,模块化电缆管理方法。

　　“我们一般把电缆分成不同部分,”马克·安德森说,他是Comau的技术开发经理。“我们会有一个部分high-flex电缆从联合6到1。然后我们会有一个low-flex电缆的基础机器人回到我们的内阁。如果机器人被安装在某种类型的7 th-axis幻灯片,我们将有另一个high-flex电缆,穿过7 th-axis猫跟踪,然后low-flex电缆从猫追溯到我们的内阁”。

　　“这样如果有失败在一个领域,你可以换一节。这是更快,”安德森说。“例如,电缆区域沿着机器人将看到更多的弯曲,弯曲和扭曲。它花费更少的时间来修复部分而不是取代整个广阔。”

　　“low-flex电缆也是低成本,所以你不必取代很长,昂贵的电缆,”他补充道。

　　尽管Comau制造自己的机器人,该公司认为自己“解决方案提供者”,而不是一个产品供应商。这决定他们如何应做程序和驱动创新方法的方方面面。Comau服务于汽车和航空航天工业等。

　　“我们检查每个应用程序以开放的心态,独立、客观地,”安德森说。“我们文档的要求每个过程,如预期的准确性,将产品变化,系统模型的灵活性是否正在运行一个模型,两个模型,或更多,这些模型之间的区别,和任何特定的客户需求。”

　　安德森说他们经历这个过程的时候,它通常决定是否视觉引导机器人或固定安装应用程序。

　　“我们的很多客户宁愿我们相机挂在结束效应和更灵活的货币制度。身体商店,我们安装系统是传统设计接受一个非常大的和广泛的产品变化。”他说,这些变异的范围可以从轿车,越野车。

　　VGR在六个自由度

　　”我们的系统,我们的价值提供了一个非常灵活的视觉引导系统,提供了一个six-degree-of-freedom抵消机器人不需要任何校准,”安德森解释说,他帮助Comau开发机器人视觉制导技术在入口管道钻孔的f - 35战斗机。“我们RecogniSense?系统设置非常简单。”

　　“我们帮助开发该系统的必要性VGR填补一个空白的领域。我们在一个积分器的心。我们要确保我们为我们的客户提供合适的工具。”

　　“愿景不是一个放之四海而皆准的工具,”他说。“每个视觉系统都有自己的优点和缺点。我们可能使用我们RecogniSense一样许多Cognex系统。”

　　安德森说,除了简单的设置和不需要校准,新系统有一个广阔的区域内的电缆和电线的最小数量。他说,他们基本上有一个线插入到相机。

　　“我们使用这一过程被称为视觉伺服,”安德森解释说。“这是一个迭代过程的停止,拍照,做一个调整,然后再拍照。通过迭代过程,我们把机器人到适当的位置。”

　　“我们仍然能够使用这种视觉伺服过程和实现一个非常快的周期时间。图像处理发生在几百毫秒。”

　　安德森说,RecogniSense相机并不总是机器人安装。为激光钎焊Comau fixed-mount应用程序中使用它。在这些情况下,视觉伺服是没有必要的,因为发生在背景图像采集和处理。

　　一个相机或两个,关节5或6。铰接式机器人,选项似乎是无穷无尽的。当我们添加另一个转折时,会发生什么?

　　两探戈

　　更重要的是比一个关节杆复杂吗?两个怎么样!

　　双臂机器人,特别是7轴手臂,可以在铺陈紧张工作之前预留给人类工作范围和空间。在机器管理应用程序中,靠近交接往往要求,它可能很难得到两个传统机器人在一个领域。这就是这些double-handed操纵者包含胜利的舞蹈。

　　“用双臂机器人,双臂有访问设备。他们可以独立工作并且可以互相切换部分,”格雷格·摩根说,日本安川电气软件工程经理Motoman Miamisburg,俄亥俄州。“他们可以翻转部分或调整它。”

　　我们首先要知道这个品种的机器人近距离和个人在去年夏天的协作机器人。他们动冗余机械手的特点使其与众不同。然而双臂机器人有自己的考虑,尤其是当你添加视觉两人。

　　车载摄像头,内部电缆

　　类似于单臂铰接式机器人,相机dual-arms位置选择是多种多样的。再次,应用程序通常决定了相机的位置。

　　在物流,这些类型的机器人用于挑选和大盒子输送机,镜头通常是固定在工作区域。其他应用程序调用相机放置更多的灵活性。

　　“手臂上更为灵活,”摩根说。“你可以解决多个电台和一个照相机。通常end-of-arm工具的一部分。”

　　他描述了一个这样的应用程序,其中日本安川电气Motoman双臂机器人是用来测试设备在汽车行业的运用效果。“我们所做的几个系统,检查轮胎通货膨胀。一只手臂有一个相机和一只胳膊已经结束效应。我们使用相机定位轮胎的阀杆。限制,所以我们必须把帽使用终端效应器,然后测试压力。然后机器人取代了帽。”

　　Morgan说这个过程是pre-vehicle执行安装。给出了轮胎在传送带上机器人。

　　相机也可以安装在每个手臂。当然,应用程序和周期时间效益必须支持增加了两个摄像头的额外成本。摩根还提供了有关电缆管理。

　　尤其是“与我们的双臂,我们试图把这些电缆内部。已经有电缆和气动运行内部武器,所以我们尝试运行摄像机电缆通过的手臂。这限制了概要和电缆。” 他说这也适用于终端效应器气动和电气连接。

　　Vision-equipped双臂机器人还擅长组装应用程序。“那些武器是好彼此近距离工作,他们有一个高的时刻,所以他们把东西在一起好,”摩根说。“经常,我们将使用视觉找到大致位于附近的物品,与每个部门,可以独立完成。然后我们一起搭档,位置信息使用我们MotoSight 2 d软件。”

　　这个仿人灵巧的小足迹正在帮助的双臂机器人盯上了兴旺的电子行业。这是另一个案例,两个比一个,至少在概念两臂,两个摄像头,是预期的两倍。

　　的双臂机器人概念(DACR)最近在ABB技术作了北美首映日在奥本山事件,密歇根。这14-axis,双臂机器人将在2015年的某个时间上市,据菲尔·克洛泽全球产品Manager-Small机器人。在那之前,与会者都被一个人形时满眼的概念提出了任务在一个模拟的电子应用程序。

　　用的翻转手腕,机器人使用可选的摄像头效果器结束过渡从托盘定位小部件抓住并连接它们。在现场演示,克洛泽将托盘任务之间稍微展示机器人的视觉导航系统如何轻松地调整到新的位置。

　　DACR的“眼睛”可以独立工作或在一起。正如你所看到的,所有的电缆都是内部,消失在人们的视线中。

　　连同考虑机器人“巴克斯特和工业”Nextage,这些双手操纵者其他独特的特性,这些特性使其适合作为协作机器人。我们将更深入地探讨这些应用程序在今年即将出版。

　　钟表店精度

　　喜欢他们的表亲,相机位置有几个选择。相机可以安装在一个关节,或在一个固定的位置独立于机器人,或两者兼而有之。

　　与SCARAs重点是速度和精度。都是关于周期时间和视野(FOV)。

　　“你的第一个问题应该是,什么样的应用程序所需的精度?“的Baratti说。“在此基础上,我们开始构建工作距离,镜头类型和照明。”

　　“至少,我们50%的应用程序要求mobile-mount相机,”他说。“有一些真正的优势。mobile-mount相机通常允许您视场较小,这是因为有些固定的工作距离。但由于它安装一个机器人,我现在已经完成工作区域提供给我。”

　　“你说有五个部分的装配,”Baratti解释道。“第1部分是左象限,所以我把那边的机器人和使用这个小视场相机发现正是我所需要的东西。第2部分是在象限的,所以我开车机器人坐标系的另一边。的想法,现在可以利用机器人的完整的坐标系统,还有一个小FOV优势的摄像头安装在机器人。”

　　与关节机器人,我们看到的一个关键区别robot-mounted和fixed-mounted相机是周期时间。适用于SCARAs相同。当摄像机是固定的,图像处理可以发生在与其他任务。代价是所提供的精密小robot-mounted相机的视场。

　　有时应用程序要求固定的组合和robot-mounted相机。

　　“向下一个固定的组合相机和mobile-mount现在给我精确的能力找到部分面积非常大,“Baratti说。“首先,我觉得参加机器人的工作信封和大视场相机(固定)。然后我开车到一个相对较小的视场相机找到确切的位置。”

　　如果应用程序要求的部分是精确放置?然后你把相机在哪里?有时三的魅力。

　　“有情况下灵活喂养或批量分离应用程序,你需要把一部分到10微米。这是一个非常小的公差,“Baratti解释道。“所以我们将添加第三个相机通常是一个向上的面对相机的视场只是略大于你检查的一部分。你永远不能把所有你的信仰的工具。你不能假设它没有改变当你捡起来的真空或爪。我们用相机来构建一个工具面临的上行抵消,或坐标系统,在爪的一部分。”

　　多个关节,许多选项

　　SCARA机器人可以携带相机在不同的关节。应用程序再一次决定性的因素。

　　Baratti说相机放在联合2(J2)当应用程序要求看一个固定的平面。“这意味着你不是看零件在不同的高度。这就是所谓的焦平面。”

　　现在考虑联合3:(J3)。“这意味着我有能力上下移动相机,也旋转它,”他说。“SCARA机器人的关节3和4是绑在一起,所以当一个动作一个动作。:你会安装一个摄像头J3的原因是如果你处理部件或装置不同的高度,或者在Z平面在不同层次上。这是一个受欢迎的托盘使用当你工作。”

　　“有一个摄像头安装在J2意味着当你从托盘的一端到另一个工作,一部分将视场旋转,“Baratti解释道。“我们有视觉工具占效应”。

　　这个由爱普生机器人装配过程显示了一个手表SCARAs整个团队。一度在此过程中,您可以看到效果Baratti描述了在监控J2-mounted相机移动托盘内的小部件。监视器显示相机的视图。看着屏幕上的部分出现旋转。

　　“这是当你有一个J2-mounted相机穿过一个托盘,“Baratti说。

　　“如果你有一个非常复杂的应用程序,你做的非常精确的检查和测量,你想保持这一部分真正的相机。这是当你将山阁下。它可以让你更好地了解一个特性的一部分,现在由于视场的旋转部分每次反复。所以相机的一个优势实际上旋转你越过工作。”

　　Baratti说这种方法的一个缺点是电缆管理。“因为你现在处理摄像机电缆上下移动,旋转,你强调电缆更多。这就是缺点之一:安装一个摄像头在J3或阁下。”

　　他说大部分电缆管理并不复杂的SCARA机器人。他建议high-flex电缆对任何机器视觉应用程序和强烈建议对领带的包装同样的原因人引用。

　　注意你的Gs

　　Baratti指出另一个考虑使用摄像机安装在SCARAs时,尤其是在关节3和4。看你除此之外。

　　“你把更多的部队,相机,镜头,和所有的组件:当你把它安装在J3和阁下。有更高的概率的事情开始转变,放松房地产。虹膜和在某些情况下,您甚至可能开始有点改变,或者你的注意力可能会改变。”

　　“如果你知道这是一个非常积极的应用程序与高加速和减速,你想要得到一个镜头在重力和多少力量,规范它可以处理事情开始放松之前,“Baratti补充道。

　　在处理一个SCARA,Baratti建议相机变成更小的外形。

　　在平行跳舞

　　Delta-style或并行机器人高效皇后区。有时被称为蜘蛛机器人,炫目的速度几乎是无与伦比的。配备视觉时,可以选择和放置各种物品与麻木的精度。

　　一个并联机械手脱颖而出。熟练技术的机器人Quattro?的专利4-arm设计。传统的三角洲机器人3武器。4-arm三角洲拥有速度超过每分钟300次。额外的附件允许使用更大的准确性和有效载荷的利率上升。

　　三角洲地区的惊人的速度和相对较低的负载能力几乎总是呼吁fixed-mount相机进步。如果它没有完全破坏相机,一个arm-mount肯定慢蜘蛛的周期时间蜗牛的速度。

　　“因为这些机器人安装开销,它不会留下大量的空间相机,”Banducci说,他是adpet高级产品经理，adpet技术公司在美国,加利福尼亚。“武器会出现在相机的视野。通常情况下,摄像机安装开销分开的机器人和定位上游挑选和地方的位置。”

　　“通常相机是完全独立于机器人,“Banducci说。“有线电视管理的关注delta-style或Quattro机器人仅仅只是因为他们安装的开销。所以相机的电缆、照明和机器人通常和在结构上的机器人。”

　　“这不是一个非常复杂的布线工作,”他说。“结构已经到位。通常有一个非常大的金属框架的机器人。最简单的方法得到的电缆运行它们,框架。”

　　作为一个大派对的开始

　　“熟练的产品,我们的控制实际上是集成到四轮驱动系统机器人,“Banducci说。“所以里面的机器人,机器人的大脑基础。没有单独的控制和放大器内阁,这将需要额外的布线。”

　　“你想确保你有一个刚性安装摄像头,“Banducci解释道。“通常情况下,我们建议相机安装在同一帧机器人本身。你总是希望确保相机在同一位置相对于你的机器人。”

　　“因此,如果整个帧被撞,像从叉车或其他设备,摄像机和机器人一起移动。不会有干扰的相机的相对位置对机器人的位置。对校准”Banducci说这是重要的。

　　“我们的系统的优势之一是事实,我们的目标是与我们的紧密集成控制,“Banducci说。“想想一个人。你的手和你的眼睛都是由相同的大脑控制的,所以很容易把东西捡起来和移动。我们想我们的机器人一样。”

　　事实上,机器人的眼睛是窗户的世界的可能性。因此,尽管三月疯狂,我们的大舞会才刚刚开始。