提升智能机器人3D视觉应用能力
2022/5/25
虽然视觉技术主要是通过2D图像传感的改进而进步的，但它已成为工业自动化的关键组成部分和主要驱动力。视觉技术使机器人技术能够在广泛的应用中使用，从而大大提高了操作效率。在3D视觉技术领域，由视觉引导的机器人可以定位单个组件，确定正确的应用，并完成装配场景。在许多发展阶段，视觉技术已经被许多公司所接受，他们已经看到了对客户的间接价值和对生产过程的直接价值。
产品介绍
在后疫情时代，一股不可阻挡的力量席卷全球。它的发展突飞猛进，在电子商务平台上留下了一条崭新的道路。当然，这种力量就是网上购物。疫情后电子商务的惊人增长预计将在2022年继续扩大到15%，达到10450亿美元（eMarketer）。待售是指任何可以购买并直接运送到消费者家中的服务和产品。
尽管积极的销售预测让电子商务企业有理由庆祝，但它们也非常清楚地说明了在仓库层面需要更好、更高效的物流系统。
在视觉引导机器人（VGR）系统的方案示例中，视觉系统（相机和软件）被设置为在组件在输送机上时确定其位置。视觉系统识别组件的位置，并将坐标发送给机器人。反过来，机器人将附着的夹具放置在目标组件上以选择它。
虽然该系统看起来很简单，但在集成视觉系统以使相机类型与系统的预期相匹配方面存在困难——这些困难往往源于集成商或解决方案构建者缺乏知识。与VGR系统相比，传统的自动化被定义为批量生产、单个产品尺寸大、灵活性有限。将新元素引入传统生产线是一个耗时且昂贵的过程，通常需要大量投资。
VGR系统可以在很少的机械设置下运行，通常不需要为组件设置拾取位置。可以根据需要拾取和放置不同形状和尺寸的零件。实现视觉系统的多功能性和灵活性是导致更有效操作流程的关键因素。其他好处还包括：
- 高机械效率、可靠性和灵活性
-
减少体力劳动
- 质量控制
- 高剩余价值
系统需求
对于企业来说，质量控制一直依赖于目视检查模型。当样品中的缺陷类型在相似零件之间存在较大差异时，传统的机器视觉系统的故障率很高。利用智能技术增强检测过程有助于提供高精度的检测结果。与使用仅限于基于规则的算法的计算机视觉技术的机器视觉系统相比，智能3D机器人视觉缺陷检测可以根据训练数据检测缺陷。
在这种情况下，客户是一家物流和供应链管理企业。他们计划在仓库物流中实施3D机器人视觉系统，按尺寸对库存进行分类，并检测有缺陷的包裹。他们需要一个3D视觉系统，能够支持将3D相机用于工件和箱子拣选应用。客户的仓库中有多台全天候运行的输送机。在输送机的中间，控制系统与机械臂和10 GigE工业3D摄像机装置相距10米。 对于检测系统，必须在几秒钟内处理和分析大量高分辨率的3D图像。传统的视觉技术面临着局限性：现有的3D相机数据传输方法采用了距离限制为5米的相机链路（PoCL）电缆。它无法处理高传输量和一致的机器人手臂操作。为了实时利用智能技术进行机器人视觉检测，客户需要一个在边缘具有强大计算能力和大存储容量的解决方案来存储大量图像，以及数据传输所需的带宽。
系统描述
研华的全面3D机器人视觉解决方案由图像采集卡（PCIE-1182）、GPU卡（NVIDIA A100 GPU）、GPU服务器（SKY-640V2）和控制发动机运行模式的运动控制器组成。当3D相机和传感器位于包裹输送机上方时，会获取相当于300MB/s的高分辨率图像和点云数据（5M像素，16fps，RGBD），并通过PCIE-1182传输到工业服务器SKY-640V2，然后使用在FP64 Tensor内核下运行19.5 TOP的GPU进行实时分析。 为了推动视觉计算工作流程，美光通过高端GPU和高带宽、低延迟的系统内存加速图像分析，以提供卓越的实时协作。高度灵活的解决方案结合了研华PCIE-1182上的以太网供电（PoE）技术，消除了兼容性和特殊布线问题。通过使用PoE技术，图像采集卡可以直接连接到3D相机，即使在超过五米的距离内，也可以通过常规的Cat 6电缆直接连接。
SKY-640V2是一款4U机架式服务器，内嵌第三代Intel®Xeon®可扩展处理器，支持4 x PCIe x16双层卡和3 x PCIe x8单层卡。SKY-640V2使用Micron的16x DDR4 3200 MHz ECC RDIMM/LRDIMM，最多可支持2TB内存。
大量的扩展槽支持需要灵活性的应用程序，即同时使用图像采集卡和运动控制卡。
全面的3D机器人视觉解决方案完全满足了客户的要求。图像采集卡、运动控制卡、GPU卡和服务器满足所有兼容性需求。最新的10 GigE 3D相机技术通过PCI-1182图像采集卡准确捕获图像，并将其发送到SKY-640V2进行实时推断，以识别有缺陷的产品。复杂的机器人运动控制、高性能计算和AI推理是在SKY-640V2上通过其Intel Xeon Scalable处理器、Micron的DDR4 RDIMM/LRDIMM模块和多个用于高性能图形分析的PCIe扩展插槽在本地完成的。 SKY-640V2服务器通过高计算能力传递到机器人手臂上，以提高操作效率。作为自动化部署的额外关键指标，智能技术的使用导致了通过预测分析启动维护措施。正如分析有助于区分包装的几何定位一样，同样的技术也有助于通过精确测量退化来维护设备。凭借研华的3D机器人视觉解决方案，更新物流检测系统已成为物流运营效率成功的一个例子。
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