FANUC机器人视觉2D相机位置补偿应用-完整板，文章较长耐心看完，理解视觉应用

在FANUC机器人自动化应用中，针对不固定的物料取件时应用视觉的方式可以大大提升工作效率。下面就针对与2D相机在FANUC机器人系统中的应用进行介绍。

在FANUC机器人系统中默认的软件选项中是不包含视觉软件的，所以在购买机器人时要要求配视觉的软件，软件名iRVision，我们在这里用离线模拟方式展示，如下图所示软件：



针对iRVision系统，典型的应用构成由：

·相机

·镜头

·相机电缆

·照明装置，如下图所示：



接下来我们先来了解几个概念：什么叫位置补偿？什么叫抓取偏差补偿？固定相机？固定于机器人的相机？

位置补偿：就是指利用相机来检测放在工作台上的工件，然后进行测量工件偏移基准点了多少，然后告知机器人进行调整多少才能拿取工件。

抓取偏离补偿：利用相机观察在机器人偏离状态下抓取的工件，测量偏离了多少，然后机器人要调整多少确保放料的正常，比如下图所示抓取的点偏位，不调整放料就放不正。



固定相机：顾名思义就是相机位置是固定不变的，变化的是工件的位置。最终进行位置补偿。

固定与机器人的相机：相机在机器人手腕上，跟着机器人移动，这种模式可以利用一个相机对不同地方的工件进行测量，或改变距离测量。最终进行位置补偿。



了解这几个概念后，我们开始利用robotguide离线模拟一下视觉应用，先新建一个工作单元，在软件选项中，勾选iRVision相关的软件配置，如下图所示：



完成工作单元的建立，勾选视觉软件，打开示教器，依次按键【MENU】-【iRVision】可以看到有视觉的设定功能，代表视觉软件配置选项无误，如下图所示：



依次按键【MENU】-【iRVision】-【示教和试验】，可以打开一个网页版的相机设定界面，如下图所示;





然后，点击“新建”打开相机设定界面，输入相机名称（不能用汉字），注释（方便记忆分辨就好），相机我们采用2D相机，最后点击“确定”，如下图所示：



因为，我们要进行仿真，所以要开启仿真，在左侧项目树下点击“Vision”右键点击“启用Vision仿真”系统进行重启，完成后就可以看到，仿真功能已勾选，如下图所示：



在传感器选项右键“添加视觉传感器”-“添加2D相机”-“CAD模型库”，找到一个2D相机，如下图所示：



添加相机完成后，可以看到目前添加的相机，可以改变它的一些参数，如下图所示：



此时相机就添加好了，然后进行设定。

新建一个相机，做好注释及类型选择（2D）步鄹，如下图所示新建界面：



然后，点击“确定”进入相机详细设定界面，如下图所示：



相机：选择刚才建立的相机；

机器人抓取相机：我们选择“否”，相机采用固定位置；

相机校准：选择FANUC的点阵板，就是一个标准板；

如下图所示：



完成上述设定后，我们需要添加一个点阵板到相机视野中，在右侧【机器】点击右键【添加机器】-【CAD模型库】，然后添加一个点阵板，并调整位置到相机视野基准面的正上方（基本与基准面贴合，点阵板很薄），如下图所示：



然后，我们会发现点阵板的中间有几个大一点的圆圈，如下图所示：



此时，以点阵板大圆的交叉大圆为原点，以三个大圆的方向为X+方向，以两个大圆的方向为Y+方向，以左上角的小圆圆心为X方向原点，然后设定用户坐标系（接下来的相机校准设定需要用户坐标系），设定完坐标型后，如下图所示：



工具坐标系设定，完成对法兰中心点的偏移，更改到治具夹持中心点上，可自行完成。然后，回到相机设定界面，如下图所示：



点击“校准设置”弹出设定界面，点击【拍照】，此时就会将刚才我们添加的点阵板图像传到3位置显示；

格子间距：此处用的点阵板间距为15mm，所以选15mm；

夹具位置的设置方法：选使用坐标系的值，因为我们是通过刚才设定的坐标系进行计算工件位置；

然后，点击【夹具位置的设置】激活设定界面，点阵板设置信息：选择刚设定的用户坐标系1，点阵板的位置：点击设定，然后会自动计算处位置数据，如下图所示：



点击【校准】激活设定界面，如下图所示：



校准面的数量：1，焦点距离：自动计算，点击【检出】弹出以下界面，用于框选检测点阵板区域，可拖拉改变区域，完成后点击确定，返回设定界面，如下图所示：



返回设定界面后，会自动弹出计算结果，基准距离就是指相机到点阵板基准面的距离，如下图所示：



返回设定界面后，会发现点阵板的每个点的坐标就全部计算完成，变为绿色，小圆心十字线标记处，如下图所示：



点击“确认校准点”就可以看到每个点的具体坐标数据，误差等信息，如下图所示：



最后一步，确认校准结果，然后点击“保存”并“结束编辑”，就完成了相机的全部设定，如下图所示：



这个是通过网页的方式设定，在示教器上设定没有这个方便，在实际现场设定时还是要通过示教器设定。

完成以上相机设定后，我们先添加一个工件，为后面的设定做好准备，添加好后效果，关于添加方法之前很多文章中有讲到，如下图所示：



PS：这里我们采用固定相机位置补正，取料位置托盘要在相机视野内，高度贴近相机视野那个基准面。

然后，依次按键【MENU】-【iRVision】-【示教与试验】打开视觉设定界面，如下图所示路径：



新建一个视觉处理程序，图中视觉处理程序是之前建立的，FANUC机器人系统中的视觉处理软件，就像其他工业相机厂家相机应用软件一样，主要就是处理相机拍照上传的图片，输出结果，这里也是同样的原理，如果采用其他相机搭配也可以用相机厂家提供的处理软件，把图像处理结果（工件坐标，角度等）传给机器人。



这时可以点“新建”，在弹出的对话框中输入名称、注释等，注意视觉处理程序补偿一定要选2-D单相机方式，图中右边示意图模式，确认无误后，确定进入下面设定，如下图所示：



双击打开刚才我们建立的处理程序，进入设定界面，

相机：选我们建立好的相机名称；

补正方法：采用位置补正；

补正坐标系：就是我们根据点阵板设定的用户坐标系1；

如下图所示：



首先点击“Snap Tool 1”设定检测工具，拍照范围：如果像要调整可以点【设定】会弹出一个调整界面，如下图所示，图像缩小：就是可以对图片进行压缩，数值代表压缩比例，还有下面一些曝光相关的设定等，如下所示：





然后设定第二项“GPM Locator Tool 1”，点击模型示教：设定样板工件模型，点击“更改原点”可调整模型的中心点；

遮蔽：主要是针对模型不规则的情况，示教样板图案的背景或工件上有多余特征或污垢时，遮盖（红色）填充此部分，从样板图案中去除。不勾选代表此功能无效，比如工件上有污垢时，当工件出现位置表更或角度变化时，拍出的图与模版之间就会有差异，图案匹配工具要从图片中检出与样板图案相同的图案，所以从样板图案中去除此类图案将有助于稳定检出。另外工件对于光源明暗敏感时，工件变化角度也会导致图像差异，勾选此功能可提升稳定性，就像其他的相机软件一样。在实际应用中，光源的选择也是一个经验积累，如下图所示：



另外关于评分阈值：也就是对工件拍照时的综合评分，低于阈值就判定为NG，根据经验一般设定70以上，但不能太高，太高容易导致判别通过率降低，太低又会导致相似工件之间的误判。

对比度阈值：指定当图片上的对比度（明暗差）达到什么程度时进行特征识别的阈值。太小会导致判定时间延长，但是可以分辨处难分辨的工件。FANUC系统标准采用50，可采用默认。

检索范围：就是指相机识别判定的区域大小，也可更改，一般按视野大小就好。

角度：就是当工件来料时可能不是一致不变的，特别是非正方形工件，角度变化将影响检出。一般都要勾选。

大小：主要就是针对尺寸检索，会检测边缘，设定尺寸大小范围。如下图所示：



最后进行OFFSET设定；

检出面Z向高度：指从工作台表面到工件上表面的距离，主要用途就是根据我们设定的用户坐标系自动计算处机器人取料高度数据。

如下图所示：





完成以上设定后，我们再次点击“2-D Single-Vision”回到主界面，然后点击下面的拍照检出，此时显示窗口就检出工件并用绿色框框出，以及下面也会显示当前工件的位置数据信息，此时相机图片处理相关设定就完成了，点击保存，结束编辑就可自动退出设定界面，如下图所示：



当完成相机添加和图像处理设定后，我们就得到了如下相机识别程序：



然后，就可关闭此画面，剩下的就是在示教器上编写TP程序。

首先，先建立两个取料PICK和放料DROP仿真程序（之前文章有关于建立方法），然后就是新建一个TP程序，如下图所示：



打开主程序开始编程，先要启用设定好的用户坐标系和工具坐标系，然后设定原点等待位置，工件有无检测，如下图所示：



下面就是视觉指令，依次按键【指令】-【下页】-【视觉】打开视觉指令，如下图所示：



先添加“进行检出”指令，然后添加“取得补偿数据”指令，分别对应的两条指令，如下图所示：



将光标移动到添加好的检出指令引号处，点击下面【选择】键，在弹出的视觉程序名中，选择前面设定好的SJFJ程序，就完成了检出指令的添加，如下图所示：



PS：作用就是启动相机进行拍照检测处工件。

接下来将光标移动到取得补偿数据指令行，同样选择之前的SJFJ程序，设定VR[1]，将取得的补偿数据存入视觉数据寄存器VR[1]内，如下图所示：



当执行完上面两条指令后，就将工件的位置补偿数据保存下来，然后就是设定取料点位前的安全点位和取料点位，根据工件偏移数据，同时进行位置偏移，如下图所示：



下面就是实际运行效果：


video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_3457787595910561797
以上就是采用2D相机进行位置补偿的全部设定和编程过程。