高速機(jī)器在切削孔時(shí)會(huì)遇到很大的公差，因?yàn)樵谫Y本的整個(gè)生命周期中都會(huì)出現(xiàn)刀具磨損。這種公差會(huì)影響下游制造步驟，導(dǎo)致 15% 的廢品率。這一速度減少了機(jī)器一天內(nèi)生產(chǎn)的零件數(shù)量，因此工程師將其關(guān)閉以重新編程。下一次迭代更好，但廢品率仍然是 8.5%。為了彌補(bǔ)停機(jī)時(shí)間和報(bào)廢，團(tuán)隊(duì)決定接受報(bào)廢率以提高制造速度，以避免進(jìn)一步停機(jī)重新編程。提高的速度提高了吞吐量，但高容差將廢品率提高到 12%。產(chǎn)能繼續(xù)滯后。很快，生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于管理層必須批準(zhǔn)另一個(gè)班次和加班。

停機(jī)、重新編程、運(yùn)行、檢查、重復(fù)。

這個(gè)周期現(xiàn)在似乎陷入了死亡漩渦，無(wú)可救藥地?zé)o法趕上生產(chǎn)進(jìn)度。高速機(jī)器人技術(shù)取決于準(zhǔn)確性，錯(cuò)誤的尺寸讀取成本可能是災(zāi)難性的。3D 機(jī)器視覺(jué)通過(guò)提高大規(guī)模制造的質(zhì)量、產(chǎn)量和成本，顛覆了智能機(jī)器人技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)做出反應(yīng)，自動(dòng)糾正并同時(shí)向操作員提供反饋，在保持生產(chǎn)運(yùn)行的同時(shí)主動(dòng)提醒機(jī)器人的人類(lèi)同行該問(wèn)題。

3D 機(jī)器視覺(jué)在操作過(guò)程中接收、處理和響應(yīng)意外事件，并在不重新編程的情況下完成其任務(wù)，以創(chuàng)建完全自動(dòng)化的體驗(yàn)。在下文中，我們將探討機(jī)器人處理的三個(gè)制造任務(wù)——拾取和放置、輸出尺寸檢查和缺陷識(shí)別——以及 3D 視覺(jué)如何解決每個(gè)過(guò)程中發(fā)生的已知過(guò)程錯(cuò)誤。

拾取和放置

由于自動(dòng)輸出尺寸檢測(cè)受益于 3D 機(jī)器視覺(jué)的準(zhǔn)確性，機(jī)器人技術(shù)的靈活性有利于拾取和放置，這是一個(gè)關(guān)鍵的流程步驟，尤其是在各地供應(yīng)鏈緊張的氣候下。軟件工程師開(kāi)發(fā)算法來(lái)檢測(cè)、到達(dá)、抓取、移動(dòng)和放置物品以完成訂單。企業(yè)資源計(jì)劃 (ERP) 系統(tǒng)從系統(tǒng)接收訂單并將其傳輸給機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)品拉取。

隨著訂單的涌入，浪費(fèi)的時(shí)間就是收入的損失。如果機(jī)器的抓取力不合適，機(jī)器人可能會(huì)損壞產(chǎn)品，在此過(guò)程中浪費(fèi)時(shí)間和銷(xiāo)售商品。3D 成像拍攝產(chǎn)品的整體照片，并將強(qiáng)度信息實(shí)時(shí)反饋給處理器，為下一個(gè)取放動(dòng)作發(fā)出動(dòng)態(tài)響應(yīng)。機(jī)器人不再熟悉 2D 繪圖，而是校準(zhǔn)到 CAD 模型并實(shí)時(shí)三角測(cè)量物品的位置。智能機(jī)器人通過(guò)多次重復(fù)拿起產(chǎn)品來(lái)學(xué)習(xí)和優(yōu)化抓取物品的最佳方式。圖像在空間中的定位精度與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整性的視圖使機(jī)器人能夠不斷改進(jìn)（并加快）訂單履行。

出庫(kù)尺寸檢驗(yàn)

3D 機(jī)器視覺(jué)是測(cè)量和尺寸檢測(cè)的理想選擇。它使用圖像傳感器記錄高度、寬度和深度維度的數(shù)據(jù)，并根據(jù)偏航、俯仰和滾動(dòng)軸上的剩余自由度定位位置。這種方法產(chǎn)生了嚴(yán)格公差控制計(jì)劃尺寸所需的增強(qiáng)精度。2D 檢測(cè)將零件的平面圖像與 2D 工程圖或已知的一組測(cè)量值進(jìn)行比較。通過(guò) 3D 成像，對(duì)象或特征的形狀、體積或深度位置的圖片增強(qiáng)了 2D 的優(yōu)勢(shì)。

二維檢測(cè)中的一個(gè)常見(jiàn)挑戰(zhàn)是在垂直于觀察表面的深度或旋轉(zhuǎn)位置上不符合規(guī)范的特征。平面視圖可能無(wú)法捕捉到尺寸公差的過(guò)度偏差，通過(guò)了一個(gè)應(yīng)該被拒絕并標(biāo)記為操作員檢查過(guò)程或設(shè)備的零件。3D 機(jī)器視覺(jué)沿所有六個(gè)自由度收集位置數(shù)據(jù)并構(gòu)建圖像以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。隨著機(jī)器人比較圖片的多個(gè)版本，分析的數(shù)據(jù)量增加，檢查員的信心更高。

缺陷識(shí)別

如果取放需要宏觀級(jí)別的精度，而尺寸檢測(cè)需要微觀級(jí)別，那么零件缺陷識(shí)別需要納米級(jí)別的精度。吞吐率和適合/形式/功能是必不可少的，但有缺陷的產(chǎn)品會(huì)損害您公司的聲譽(yù)和形象。如果產(chǎn)品有缺陷，消費(fèi)者和客戶很樂(lè)意留下負(fù)面評(píng)價(jià)。市場(chǎng)太先進(jìn)了，無(wú)法在產(chǎn)品完整性上妥協(xié)，而質(zhì)量工程師無(wú)法檢測(cè)到的產(chǎn)品缺陷會(huì)帶來(lái)失去份額的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

收集零件 3D 圖像的多種方法還可以描述產(chǎn)品缺陷的幾何形狀和位置。由于材料不均勻、內(nèi)部特征損壞或殘留在增材制造零件中的支撐材料或介于兩者之間的任何原因，這些缺陷可以表示為意外的密度不一致。除了尺寸精度之外，質(zhì)量保證工程師還可以定義一組成功標(biāo)準(zhǔn)來(lái)批準(zhǔn)零件。如果工程師不解決問(wèn)題，有缺陷的零件可能會(huì)增加廢品率、降低產(chǎn)量，并可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)故障。3D 機(jī)器成像收集、分析信息并將信息傳輸給操作員，操作員會(huì)立即提醒他們注意問(wèn)題。機(jī)器人收集的數(shù)據(jù)為工程師提供了有價(jià)值的，他們可以使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)總結(jié)缺陷的頻率、一致性和位置，以進(jìn)行根本原因分析。早期識(shí)別產(chǎn)品缺陷對(duì)于降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和維持制造時(shí)間表至關(guān)重要。

與任何大批量、資本密集型流程一樣，機(jī)器會(huì)隨著時(shí)間的推移而磨損。這一現(xiàn)實(shí)意味著您需要針對(duì)影響生產(chǎn)的意外過(guò)程變量進(jìn)行計(jì)劃。使用這種顛覆性技術(shù)的機(jī)器可以吸收不可預(yù)見(jiàn)的變量和障礙，在不重新編程的情況下導(dǎo)航并完成任務(wù)。您在操作過(guò)程中獲得的信息越多，您就越有可能更快地找到解決方案。

3D 機(jī)器視覺(jué)是尋求更明智的工藝條件的強(qiáng)大盟友。它收集的數(shù)據(jù)比其 2D 對(duì)應(yīng)物多得多，并在大規(guī)模制造過(guò)程中使用它來(lái)創(chuàng)建和實(shí)施完整圖像。這些圖像可以幫助引導(dǎo)機(jī)器收斂取放應(yīng)用位置，并通過(guò)增加對(duì)深度和旋轉(zhuǎn)軸方向的洞察力來(lái)改進(jìn)輸出尺寸檢測(cè)。他們還可以識(shí)別可能導(dǎo)致召回或安全問(wèn)題的大量有害產(chǎn)品缺陷。

作為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的一部分，3D 機(jī)器視覺(jué)通過(guò)執(zhí)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)而無(wú)需重新編程而越來(lái)越受歡迎。該技術(shù)尚未完全成為主流，它將迅速?gòu)男路f的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐奉A(yù)期。企業(yè)將繼續(xù)推動(dòng)機(jī)器和過(guò)程控制之間的反饋循環(huán)變得更短。由于越來(lái)越多的行業(yè)和大規(guī)模制造流程相互連接，這項(xiàng)技術(shù)的力量將繼續(xù)增長(zhǎng)。

審核編輯：符乾江