机器人焊接单元选择3D相机时应考虑的 7 个因素

集成机器人解决方案实现焊接过程自动化时，选择合适的 3D 相机至关重要。相机不仅会影响焊接过程的精度和效率，而且在确保质量方面也起着重要作用。以下是为焊接单元选择3D相机时必须考虑的因素。

内容列表

1. 环境条件
2. 精度和真实度要求
3. 视野和工作距离
4. 易用性
5. 灵活性和面向未来
6. 成本与价值
7. 供应商支持
8. 结论

1.环境条件

焊接单元环境恶劣，会产生高温、火花和烟雾。 3D 相机必须在不影响性能的情况下在这些条件下工作。考虑配备坚固外壳的相机，以防止灰尘、碎屑和温度波动。此外，3D热像仪必须能够承受来自焊接电弧的强光，而不会损坏热像仪内部的任何部件。Zivid 相机的防护等级为 IP65，可以在高温和颗粒密集的环境中正常工作。它可以经受撞击和振动，并依然表现出色。

虽然 Zivid 3D 相机的设计旨在提供高性能的工作水平，但恶劣的环境中还需要额外的保护。如果没有足够的保护，即使是最先进的3D相机也会随着时间的变化而损坏。例如，焊接会导致材料飞溅进而损坏相机的玻璃或镜头。我们的焊接客户为他们的相机使用了保护外壳，使其免受任何冲击。以 RAMLAB 为例，该公司设计了适用于恶劣条件的保护装置：

2.精度和真实度要求

实现高精度和可靠性是每个机器人系统的终极目标。只有满足高精度和高真实度的要求，3D 视觉解决方案才是精确的。精度是一个众所周知的术语：它代表了分辨物体边缘的能力，使其清晰可见，而不会被一般的表面噪音所 "掩盖"。真实度是指确保物体的尺寸与现实相符。将精度和真实度视为独立的衡量标准，对于拥有高质量的焊接系统至关重要。

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对于焊接，3D 相机必须在精度和真实度方面提供高质量的数据。高精度对于检测工件的微小变化和确保焊枪精确制导至关重要。Zivid 2+ M60专为此类应用而设计，即使在恶劣的条件下，其尺寸真实度误差也小于 0.2%，点精度达到 80 µm。

使用 Zivid 2+ M60 采集的金属零件

3.视野和工作距离

相机的视野 (FOV) 和工作距离是关键因素。根据焊接对象的不同，您可能需要选择更适合的较小成像区域（需要捕捉更精细的细节）的 3D 像机，或者选择视场覆盖范围更广、适合大型对象的相机。

焊接任务通常涉及在位于不同平面（X + Y）上的起伏、弯曲和倾斜表面上工作。机器人的终端工具经常需要进行 180 度或更大范围的移动。这在很大程度上依赖于六轴机器人固有的灵活性。由于这些表面位于不同的平面和角度，从静止点捕捉 3D 和 2D 图像几乎是不可能的，因为视场和视点原点有限。
解决方案是将传感器安装在机器人的末端执行器上。通过使用机器人安装的相机来提高机器人的灵活性，可以使系统从多个角度和位置观察场景，并可靠近或远离物体，从而提供所需的所有细节并避免盲点。

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4.易用性

对于自动化系统而言，3D 相机的无缝集成应是重中之重。当您拥有一台 3D 相机时，您应该能够即插即用地获取 3D 数据。重要的是要确认您希望相机具有哪种接口；例如，您的系统中是否有计算机，还是希望与机器人直接通信？与Zivid一样，大多数高性能3D相机都需要一台电脑作为中间设备，在将姿势发送到电脑或机器人控制器上的运动规划软件之前，处理点云和检测。

在Zivid，易用性是非常重要的。Zivid SDK支持Windows、Linux和Jetson设备，免费且易于安装。我们在最新版本中加入了 ArUco 标记检测功能。ArUco 标记已成为计算机视觉检测和识别物体的主要工具。这项新功能使得从场景中的这些标记获取姿态信息变得前所未有的简单。您可以轻松执行触摸测试和手眼校准，创建拼接转盘，检测容器 ID 等。

最后一点需要注意：3D 相机的可用性会影响初始设置和长期维护。应选择可提供直观设置和校准过程的相机，以尽量减少安装过程中的停机时间。定期维护应简单明了，易于接近可能需要清洁或调整的部件。

5.灵活性和面向未来

最后，要考虑 3D 相机对未来需求的适应性。随着生产流程的发展，您可能需要 3D 视觉系统提供新功能或更高性能。可轻松升级或重新配置的灵活相机可以提供更好的提供长期价值。

检查相机是否支持软件更新，硬件是否能满足未来的潜在需求。选择定期提供免费更新的产品非常重要。Zivid每三个月就会发布一次SDK 更新（而且是免费的！），确保为客户提供最佳质量。

场内校正是 Zivid 工具箱中非常重要的工具，也是面向未来的关键。它旨在计算、验证和校正 Zivid 3D 相机的尺寸真实度。使用内场校正，您可以检查视场（FOV）中不同点的尺寸真实度，并确定其是否符合您的应用要求。如果验证结果表明相机不够精确，则可以执行简单的校正过程。该功能有助于堆焊接单元进行长期维护确保其稳定性。通过内场校正，您可以定期或发生意外碰撞后验证相机的尺寸准确性。

6.成本与价值

虽然成本始终是一个因素，但评估3D相机为焊接单元带来的整体价值也很重要。较高的前期成本可能会因为较高的精度、较快的处理时间或较低的维护需求而得到补偿。拥有更昂贵的相机也意味着将其集成到焊接单元所需的工程资源更少。请考虑相机在整个使用寿命期间的总拥有成本 (TCO)，包括因提高效率、减少返工和提高焊接质量而可能节省的费用。

评估产品成本与价值的最佳方法是获得已在使用该产品的客户的证明。请阅读 RAMLAB 将 Zivid 2 用于焊接应用的客户案例。

7.供应商支持

在生产环境中，3D相机的可靠性至关重要。请选择信誉良好的供应商生产的相机，这些供应商拥有高品质的产品和出色的客户支持记录。在排除故障或针对特定应用优化系统时，可靠的技术支持是您的救星。例如，Zivid 提供全面的支持和持续的更新，确保您的系统与时俱进。

阅读博客：恶劣条件下的可靠性：Zivid质量专家的独到见解 → 

在Zivid，客户并不需要联系支持团队，也可以自己排除故障！您可以在我们的知识库中找到自己需要的所有信息。

结论

为您的机器人焊接单元选择合适的 3D 相机是一项涉及多种因素的平衡工作。找到合适的相机需要仔细考虑性能、成本、环境适应性和未来适应性。必须在这些需求之间取得适当的平衡，以确保在不影响质量或效率的情况下获得最大的投资价值。
为了帮助您在这一复杂的决策过程中游刃有余，我们制作了一本深入浅出的电子书《使用3D视觉进行高性能机器人焊接的关键考虑因素》。从选择合适的相机到优化焊接工艺，本指南全面介绍了您需要了解的所有信息。