目前，从货箱中取物依然是机器人加工中的一项重要任务，为了从板条箱或Sch?fer货箱中取出未分类的零件，必须首先识别目标物的形状、尺寸、位置和方向。有了3D摄像机，现在可以轻松完成此项任务。

只有在了解了拾取物的形状、尺寸和位置信息后，才能形成不会出现碰撞现象的机器人运行轨道。

但是在采集3D数据时问题就已经出现：除了足够的精准度和完整性外，还要求节拍速率高和过程稳定性。目前所提供的几个方案中，速度慢或达不到必要的过程稳定性是主要问题，无法应用于系列生产中。但IDS的Ensenso N10型3D摄像机的出现，可以将针对机器人视觉应用的节拍速率、可使用性及经济效益的要求进行统一。

CMOS传感器、软件和红外投影仪

带USB接口的工业用摄像机是市场上的新产品，它不仅在一个非常紧凑的外壳内设置有两个Global-Shutter-CMOS传感器，还具有WVGA分辨率和一套功能强大的软件，且采用了红外投影仪。该投影仪在需要拍摄的物体上投放一个随机点图案，以此在物体表面或不明显的位置对现有较弱的位置进行补充。根据立体视觉原理，物体可通过两个图像传感器进行采集，最后利用三角形的几何相关性，为每个相点复制并计算出3D坐标。即使是对货箱里单一色彩的物体进行拍摄，也无需额外的费用，而且可在几毫秒内生成一幅整合了物体所有位置的细致3D图像。

这种bs自动化设备具备速度优势，并将Ensenso安装在其Bin-Picking机器人中。公司专门从事生产机器快速且精确地材料装卸和零件操作。利用Bin-Picking空间，可以在货箱内对未经分类或杂乱无章的零件进行自动化分拣，并送至后续的加工步骤中。其节拍时间小于10s，而这用传统的方案无法做到，如用光截面法。根据用途和用户要求的不同，可提供装有传统的多轴工业机器人或直线龙门式机器人。它们采用模块式结构，可按照各种不同的大小进行调整，可设计成用于1个或多达4个货箱的形式。

同时，每个货箱都有两个固定安装的Ensenso摄像机进行监控。和直接安装在机器人上的摄像机不同，这种结构的优点是，可以帮助系统实现较高的节拍速率，同时从货箱中拾取物品时，另一只货箱中可重新开始对目标物品进行识别。

图1  每个货箱固定安装2部N10型3D摄像机

采用多部摄像机可减少阴影

多部Ensenso摄影机的图像可以简单地进行相互定径，因为摄像机软件从开始便是为多部设备运作而设计。同时使用两部或多部设备，可以从多个角度对一个场景进行同步拍摄，这样可减少阴影部分，扩大图像区域。在多部摄像机运行中，N10软件同样也提供唯一的3D点云，云中包含了所有拍到的数据（图1）。由此得到的精度几乎可以通过安装的摄像机数目任意进行定径。另外，Ensenso软件不仅可以把多部立体摄像机组合起来，也可以结合传统的工业摄像机进行使用，如为了采集额外的彩色信息或条形码。

Ensenso软件还负责对2个CMOS传感器和模型投影仪的控制，负责3D数据的采集和前期处理（图2）。这样就可以达到帧速和图像质量的最佳程度，明显降低了分析处理计算机的负担。摄像机的工作距离设定为260～1400mm，图像领域可变。利用所提供的焦距3.6～16mm，可以覆盖非常广的距离和范围。和其他3D摄影方法相反，这种摄像机既可拍摄固定物体，也可拍摄运动物体，帧速每秒钟可达30帧图像。

虽然安装了2个传感器并内置了投影机，但其尺寸仅为150×45×45mm且重量不足400g。坚固耐用的铝外壳，用于12～24V硬件触发器的GPIO连接器以及输入/输出等，对工业应用来说其装备非常完备。三极M8传感器/执行器插塞连接器和USB接口，相应地形成了可以螺旋连接的形式。

图2  Ensenso工业摄像机在一个紧凑的外壳中内置了2个CMOS传感器和一个红外投影仪

但对于OEM和系统集成商如bs而言，Ensenso的另一个优点具有决定性意义。这种摄像机可以马上投入使用，在“out of the box”时即可提供公制3D数据。这样可以立即将摄像机装入。只有机器人尚需对摄影机进行定径，利用安装在把手上的定径板可以非常容易地进行定径。软件由此计算出摄像机的安装位置，3D数据即可在机器人的坐标系上显示出来。

采集的图像用Halcon 11处理。Ensenso的软件范围内包括有相应接口。然后将找到的零件目标坐标及货箱中剩余的产品图片作为动态障碍传送给软件模块，该模块由此和工作间、机器人以及把手的CAD数据一起生成一条不会碰撞的机器人轨道。这些数据被传送到机器人控制中处理后再输出执行。

抓取尝试失败，机器人可到其他地方再尝试

由于数据不够精确，故障识别和零件滑落可能导致抓取失败。通过抓具上的许多传感器，经过抓具和凸缘盘之间的碰撞监控，机器人发现了这一点，自动从货箱中出来，在其他地方重新尝试。这里不需要人为干预。整个过程都由SPS监督和控制。它还可以告诉图像处理系统，应在何时在哪个货箱里查找何种零件。