机器人手臂相机应用介绍

1、什么是手臂相机?

手臂相机为固定在机器人手臂上而非末端关节轴上,通常手臂相机是指安装在 4 轴机器人的 J2 关节轴上或者 6 轴机器人的 J5 关节轴上。 手臂相机安装示例

2、为什么使用手臂相机?

一般来说需要相机跟随机器人手臂一起移动进行拍照检测及定位的话,相机安装在手臂末端抓手上, 即 4 轴机器人的 J4 轴抓手上或者 6 轴机器人的J6轴抓手上,如下图所示。
抓手相机安装示例
但是,当抓手已经较大,或者相机旋转角度太大容易造成线缆缠绕或磨损时,此时可以通过使用手臂相机,来减小抓手尺寸及布线难度。通常来说,使用手臂相机的话, 抓手设计相对简单、无线缆缠绕问题。

3、使用手臂相机时注意事项有哪些?

①相机识别工件后,相比应用已经非常成熟的抓手相机来说,工件的位置计算方法相对较难。

这是因为当机器人旋转末端关节轴时,手臂相机固定不动,此时相机相对于机器人控制点(工具点)的位置关系发生变化。而抓手相机的话,则机器人控制点和相机之间的相对位置关系始终不变。因此,在工件的位置计算时,手臂相机需要考虑相机相对于工具点的变化量,而抓手相机无需考虑。

②手臂相机的相机视野中心求取方法(将工具点设到相机视野中心)跟抓手相机不同,并且很有可能无法跟抓手相机一样,将相机视野中心移动至指定目标位置(包含角度)。

如四轴机器人,手臂相机安装至J2轴手臂后,就丧失了2个自由度。当上下移动J3轴或者旋转J4轴时,手臂相机根本不动,因此没办法通过使用"TLXY"程序将工具点设置到相机视野中心。并且,当移动机器人控制点至指定目标位置时,通常手臂相机无法按照要求动作,如旋转角度C时,手臂相机无法跟随一起转动,无法调整相机高度等。

③手臂相机无法和抓手相机一样进行相对位置标定

如下图所示,以往抓手相机可以通过相对位置移动进行标定。
抓手相机标定用程序示例

后续在工件位置计算时,利用相对位置计算方式求取工件位置。

由于手臂相机无法跟抓手相机一样,通过旋转相机的方式,然后将工具点设定到相机视野中心。并且无法和抓手相机一样,与机器人控制点之间为一个固定的相对位置关系,因此无法跟抓手相机一样进行工具点设定及相对位置方式标定。

4、手臂相机不同位置处拍照算法考虑

跟抓手相机考虑方法不同,是通过绝对位置下坐标运算求取相机识别工件的位置。

另外,在实际运算时还需要考虑新的拍照位置P1和标定位置P0的J4轴角度不一致,使得工具点位置不在相机视野中心,从而导致计算结果有误。因此,需要进行将新的拍照位置和标定时拍照位置保持一致处理。

5、手臂相机标定方法考虑

手臂相机校准方法可以参考固定相机方式,在将抓手上尖针处设定为工具点后,分别将标志点的像素坐标和标志点的位置进行登录。

6、如果想将手臂相机视野中心设为工具点,如何做?

在相机视野中心建立一个十字交叉线,然后分别以左手和右手姿势使标志点跟相机视野中心重合。并分别将此时的点位数据保存下来。注意移动过程中只移动J1轴和J2轴。

接下来运行如下所示的程序后,可以求取相机视野中心的工具点数据PCamTool。

7、如何通过识别工件上的两个特征点计算工件位置?

如果标志点1识别的位置为PBASE1,标志点2识别的工件位置为PBASE2,则通过两个点识别得到的工件的位置PPOS的算法如下所示:

8、如何将手臂相机视野中心移动至指定位置?

当拍照位置很多,比如托盘上很多个拍照点位时,不希望一一示教时,不可以使用以往的托盘指令计算得到的点位后直接移动过去。因为托盘指令计算出来的点位转换成关节变量后,通常情况下J4轴的角度和标定时的角度不一致,导致机器人移动至该点位后,希望拍照区域不在相机视野范围内。此时,可以通过以下算法去计算拍照位置。

以上是手臂相机使用时相关算法考虑及注意事项。记住,手臂相机和抓手相机不同,当机器人旋转末端关节轴时,相机不跟随移动,此时相机和机器人的相对位置关系发生改变。因此,在后续相关位置计算处理时,需要将末端关节轴的角度全部使用一个固定的值处理,如一开始在进行相机标定时,将J4轴角度设为0度,从而方便后续处理。

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