工業機器人作為我國工業發展的重要支撐，如今在制造和物流等領域的應用越來越廣泛，而3D視覺作為工業機器人的“眼睛”，已成為影響工業機器人領域應用和性能的關鍵因素。本文通過對國內外的相關zhuan利文獻檢索，對工業機器人的3D視覺技術及其應用(yong)進行了介(jie)紹。

工業機器人作為我國工業發展的重要支撐，如今在制造和物流等領域的應用越來越廣泛，而3D視覺作為工業機器人的“眼睛”，已成為影響工業機器人領域應用和性能的關鍵因素。如何通過3D視覺控制技術來提高工業機器人工作的精度、速度及可靠性，已成為國內外關注的焦點。本文中，筆者將通過國內外的相關zhuan利文獻檢索，對工業機器人的3D視覺技術及其應用進行介紹。
 

3D技術國外分布狀況
通(tong)(tong)過德(de)溫特世(shi)界zhuan利(li)數(shu)據庫和(he)世(shi)界zhuan利(li)文摘數(shu)據庫，對截至2018 年(nian)2月(yue)2日(ri)公開的(de)(de)(de)zhuan利(li)文獻進(jin)行(xing)檢索發(fa)(fa)現，自1979年(nian)美(mei)國通(tong)(tong)用(yong)(yong)汽(qi)車公司提交的(de)(de)(de)公開號(hao)為(wei)(wei)US4254433A “視覺(jue)(jue)運(yun)動(dong)跟蹤系(xi)統”的(de)(de)(de)zhuan利(li)申請(qing)之后(hou)，涉及工業機(ji)器(qi)人3D視覺(jue)(jue)控制技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)zhuan利(li)申請(qing)總(zong)量為(wei)(wei)2774項。其(qi)中(zhong)該技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)常用(yong)(yong)類型有：被動(dong)3D視覺(jue)(jue)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)（分(fen)(fen)為(wei)(wei)單(dan)目3D、雙目3D和(he)多目3D，分(fen)(fen)別是用(yong)(yong)一個、兩(liang)個或兩(liang)個以上相(xiang)(xiang)機(ji)組成(cheng)(cheng)立體(ti)視覺(jue)(jue)系(xi)統）、通(tong)(tong)過相(xiang)(xiang)機(ji)捕捉投射的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)圖像(xiang)實(shi)現立體(ti)測量的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)3D掃描(miao)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、利(li)用(yong)(yong)投影機(ji)通(tong)(tong)過結(jie)構光(guang)(guang)(guang)編(bian)碼技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)實(shi)現3D視角(jiao)重建過程的(de)(de)(de)結(jie)構光(guang)(guang)(guang)3D掃描(miao)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、通(tong)(tong)過LED發(fa)(fa)射高(gao)頻光(guang)(guang)(guang)信(xin)號(hao)，并根據信(xin)號(hao)從發(fa)(fa)射到返(fan)回的(de)(de)(de)時間差來(lai)實(shi)現距離測量的(de)(de)(de)TOF相(xiang)(xiang)機(ji)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等。其(qi)中(zhong)單(dan)目3D視覺(jue)(jue)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)結(jie)構簡單(dan)但(dan)(dan)精(jing)(jing)度(du)低；而雙目和(he)多目3D視覺(jue)(jue)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)精(jing)(jing)度(du)較(jiao)(jiao)高(gao)，但(dan)(dan)算法(fa)和(he)結(jie)構相(xiang)(xiang)對復雜；激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)3D技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)速度(du)快，但(dan)(dan)受到激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)散(san)斑(ban)缺(que)陷的(de)(de)(de)限制，很難達到較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)精(jing)(jing)度(du)。同(tong)時結(jie)構光(guang)(guang)(guang)3D技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)精(jing)(jing)度(du)高(gao)、速度(du)快，卻無法(fa)用(yong)(yong)于透明、黑色或強反(fan)射表面，TOF相(xiang)(xiang)機(ji)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)速度(du)快、精(jing)(jing)度(du)較(jiao)(jiao)高(gao)，但(dan)(dan)成(cheng)(cheng)本又相(xiang)(xiang)對較(jiao)(jiao)高(gao)。當下，被動(dong)3D、激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)3D和(he)結(jie)構光(guang)(guang)(guang)3D視覺(jue)(jue)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展較(jiao)(jiao)為(wei)(wei)成(cheng)(cheng)熟，并被廣泛應用(yong)(yong)。

精(jing)度是衡量工業機器人(ren)視(shi)覺性能的(de)重(zhong)要指(zhi)標，目(mu)前很(hen)多提高(gao)視(shi)覺精(jing)度的(de)基(ji)礎(chu)技(ji)術和核心zhuan利(li)都掌握(wo)在日本、美國等一些大型(xing)企業手中(zhong)，如日本發(fa)那科公司、美國康耐視(shi)公司等。

發那科公(gong)司(si)(si)在該(gai)領域的(de)(de)(de)(de)(de)主要產品是配置在工業現場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)工業機(ji)器(qi)人，其(qi)所使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)視覺(jue)(jue)(jue)系統包(bao)括立體(ti)視覺(jue)(jue)(jue)法、結構光法及(ji)激(ji)(ji)光掃(sao)描法。其(qi)具(ju)有代表(biao)性的(de)(de)(de)(de)(de)3D視覺(jue)(jue)(jue)系統技術是公(gong)開號為US6490369B1的(de)(de)(de)(de)(de)zhuan利(li)申(shen)請，其(qi)存儲(chu)有具(ju)備ID參數(shu)及(ji)鏡頭確定位(wei)置信(xin)息的(de)(de)(de)(de)(de)方盒模板，它(ta)將存儲(chu)信(xin)息中的(de)(de)(de)(de)(de)變形圖(tu)像轉變為真實圖(tu)像，確定真實圖(tu)像的(de)(de)(de)(de)(de)參數(shu)并與模板參數(shu)比(bi)較，使(shi)得計算機(ji)能(neng)夠識別用于機(ji)器(qi)人進行先期操作的(de)(de)(de)(de)(de)方盒。此外，其(qi)公(gong)開號為EP1584426A1的(de)(de)(de)(de)(de)zhuan利(li)申(shen)請，還(huan)(huan)涉及(ji)工具(ju)中心點的(de)(de)(de)(de)(de)校(xiao)準系統。在此基礎上(shang)(shang)(shang)，發那科公(gong)司(si)(si)還(huan)(huan)于2006年研發了(le)FANUC iR Vision 3DL視覺(jue)(jue)(jue)系統，該(gai)視覺(jue)(jue)(jue)系統由一(yi)個安裝于地面上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)3D激(ji)(ji)光傳感器(qi)來完(wan)(wan)成視覺(jue)(jue)(jue)數(shu)據采(cai)集，該(gai)技術解決了(le)機(ji)器(qi)人抓取毛坯(pi)件(jian)后，上(shang)(shang)(shang)料(liao)定位(wei)孔位(wei)置變化等問題，可自動完(wan)(wan)成位(wei)置變化，實現高(gao)精度上(shang)(shang)(shang)料(liao)。

除了提高技術精度外，安全性也是工業機器人應用中一項非常重要的指標。藍芯科技公司是一家通過3D視覺技術來提高工業機器人安全性的公司。

高精度(du)悟空3D相(xiang)(xiang)機是杭州藍芯(xin)科技有限公司針對(dui)近距離場(chang)(chang)景(jing)研發(fa)的(de)高精度(du)深度(du)相(xiang)(xiang)機。非常適合各種(zhong)機械臂抓取場(chang)(chang)景(jing)應用，公司還(huan)可以提(ti)供(gong)(gong)完整(zheng)的(de)解決方案和SDK。利用3D傳感(gan)器來確定操作人員的(de)行動軌(gui)跡，避免發(fa)生安(an)全(quan)事故，進而提(ti)供(gong)(gong)智能(neng)保障。