动议看到了愿景的好处

视野导向运动和运动引导愿景越来越多地找到科学和工业的应用。

一些摇头曾经说过人眼是由Cray超级计算机支持的双凸透镜相同。捕获和处理图像数据以识别形状并确定动作的任务可能似乎很容易，但机器可能非常困难。很长一段时间，视觉导向运动等技术是研究省。如今，许多商业供应商和集成商生产刚刚提供这些能力的系统。该方法可以引入显着的好处，但仅在正确执行的情况下。为了最终用户，这是理解可能性，挑战和局限性的问题。

视觉和运动技术可以大致归类为两类 - 动作导向视觉，其中一个或多个运动轴定位用于识别和检查的图像传感器;和视觉导向运动，其中相机输入导向致动器到正确的位置。两者中，运动引导的视觉更常见。系统可以使用单个动作轴 - 伺服电机或步进致动器 - 将传感器在传感器下的部分或一部分上移动以构建3-D图像，通过切片切片。这种类型的应用可以特别适合于监测汽车铸件（见图1），如汽车铸件（见图1），当输送机突然停止检查步骤时可能不稳定。它还可以用于重新定位用于不同尺寸和类型的零件类型的检查摄像头。“当下一个部分通过它可能是不同的大小或我们需要检查的功能更大或更小，因此我们需要相应地移动我们的相机，”互动设计公司的销售经理Nathan Maholland（Lenexa）说：堪萨斯州）。

运动轴也可用于定位零件以进行更传统的检查。交互式设计使用螺纹销来敲击用于为学生制作模型的小塑料装置底部的孔。一旦部件安装在引脚上，系统使用引脚转动部件以评估质量。“相机识别部分是何处，它是如何持有的，然后它们将该部件旋转到四个不同的检查位置进行检查，”马哈兰说。在零件完成检查过程之后，激光蚀刻部分编号并分类为16个箱中的一个。

动作导景
在DW Fritz Automation（俄勒冈州Wilsonville），多达90％的机器整合了视力和运动。特别是，该公司为半导体行业提供了许多视力引导申请，例如晶圆放置和机器人拾取和地方。相机捕获由计算机处理的图像，其向运动控制系统发送命令以在运动控制器上局部地关闭循环并到达指定的位置。

建立一个成功的集成系统需要仔细设计前面。您有多准确地组装或放置部分？这将推动您选择的相机分辨率，光学性能和运动系统的机械特性。速度同样地发挥作用，从相机速度到运动的速度。

几十年来,机械制造的主要范式是机械工程师设计一台机器,把它扔在墙上电气工程师增加马达和驱动器,然后又将它传递给控制工程师必须找出如何使它所有的工作。当涉及到运动和视觉的结合时，垂直整合的设计是关键。这甚至适用于一个相对较小的部件，比如添加到机器人操作臂末端的夹持器元件。使用传统的离散设计方法，你仍然可能得到一个工作的系统——只是不是很好。“整个系统协同工作，”通用机器人公司(Nashville, Tennessee)副总裁Hob Wubbena说。“一个人的发展不能不考虑别人。”

重要的是要记住，对于这些类型的专业任务，吞吐量比填充药物包装设备等传统运动系统相当不同。例如，在DWFRITZ，该团队已经建立了视觉导向的运动系统，以每秒四个电线的速率将电线插入电路板（见图2）。每根线大约4.5毫米长，宽180μm宽，通过两个电路板插入254-μm的孔中。每个部件都有8000根电线 - 在线号7999发出错误，您有一个小小的纸张。幸运的是，电线可以被剥离，董事会回收，但错误仍然减缓了制造和影响产量。

在上面，即使是一个适度的执行相机也可以为大多数应用提供足够多的分辨率。“根据应用程序，您可能希望使用低分辨率的相机，只是为了节省资金，”Dwfritz的软件工程技术总监Corbin Voigt说。“通常，我们的阶段具有0.2至1.0μm的编码器them, while our cameras are 3-to 9-µm per pixel, so you could have a stage with more resolution than our camera if you don’t take into account subpixel interpolation.”

在运动引导检验的一个示例中，运动系统触发相机，系统通常可以在每秒2秒内审查部分。每台机器都可以集成多达15个摄像头，随着机器的进展，触发五到10倍。该团队为应用程序建立了自己的频闪灯和频闪控制器。为了最小化子像素模糊，典型的选通持续时间为30μs。在飞行器上进行检查 - 运营商将盒式磁带装入机器，系统负责其余的。

照明的重要性
照明在图像的质量和系统的性能中起着关键作用。只有较小的形状因素的变化可以具有惊人的效果。"Multiple surfaces, different shapes, different colors, that can really affect a system," says Ann Rogers, senior vision engineer at DWFritz."Most customers don’t understand that until they’ve lived through the process of development a couple of times." This relationship makes it doubly important to double check lighting effects any time you swap out parts.

据Voigt表示，客户越来越多地要求修改的机器，以便以最小的变化和费用运行新部件。这需要预见的是对趋势的良好评估 - 将来的产品将更大？较小？更复杂，因此需要额外的流程步骤？最终用户可以与之行走的信息越多，每个人都会更好。

计划维护也很重要。如果电机或驱动器发生故障，则可以用新的电机替换，但最终用户需要确保机器继续按照设计执行。"The calibration of the camera space to the motion space is probably the most difficult part to recover from," says Voigt "Typically we’ll provide datum features or fiducial in our machine and then rely on the same kind of fiducial's on parts to help calibrate those two spaces together, all with the correct lighting of course." The DWFritz team supplies a calibration part matched to the size and characteristics of the customer part. If a motor has to be swapped out, the space needs to be recalibrated and transforms between the motion system and the vision system and the real world all need to be correlated.

软件解决方案
在通用机器人学，团队采用不同的粘性，使用互动智能软件可以学习识别Vision软件无法自行执行的随机位置之前从未见过的对象。利用传感器输入和高速并行处理，复杂的算法引导致动器识别随机取向的部件，拾取它们，并将它们放在所需位置。具有图形专家NVIDIA的通用合作伙伴，可以比机器人的物理速度快速处理。

识别一部分 - 例如 - 例如 - 传统的视觉系统需要一组特征，它可以与“框”的定义相匹配，例如形状，某个区域中的标签，或落在内部的尺寸某些参数。通用软件是不同的。它模仿人类智能识别“框”的方式。它识别超过120个参数的常见模式，例如大致矩形形状，顶部，磁带或无胶带等开放式襟翼等。交互式智能算法适用于这种类型的信息，以了解如何识别盒子的一般形状，无论标签的尺寸还是各种。应用模式匹配技术使其成为灵活性和弹性;例如，该团队目前正在安装一个能够识别400,000个不同部件的系统。

在应用中，该软件可以容纳所处理材料的高度自然变化，其中传统的视觉易于失败。例如，在一个安装中，从用于将输送机上的稀释化的深冻结中除去码垛盒。环境温度，湿度和超级柜的变化导致完全随机表面结冰，将外观从纸箱更换为纸箱。该软件能够处理变化。如果系统未能了解它所看到的内容，人工操作员可以帮助它学会仅在几分钟内识别新的模式变化。

长期，相结合的愿景和运动提供了一种强大的解决方案，可以带来大的优势。仍然，它必须是正确的。最大的误解？低估任务的复杂性。“我认为很多客户都看到了视力系统的销售小册子，并假设它很容易，”voigt说。“他们假设他们的所有部分都将永远相同，我们不必容纳部分变化。”做你的作业。了解您的环境，确保您的设计适合该技术。最后，如果您正在进行硬件和软件的投资，则无法常常说，通过规划未来，最大限度地提高您的结果。