｜2.5D工件之隨機堆疊取放技術

摘要：近年來許多工業機械手臂的相關研究皆致力於提昇其彈性作業、智慧化和增強其強健性的能力。在本文中，將利用立體視覺導引機械手臂（Vision Guided Robot, VGR）取放系統針對手機殼進行任意堆疊的取放動作。此VGR系統包含四個部份：1.相機校正，2.手眼校正，3.立體視覺，4.多座標系統整合。最後由實驗結果將可以驗證此系統的確可由堆疊的手機殼中自動選取並估測其位置與姿態而進行夾取。

Abstract: Recent research and development in industrial robotics aims at improving, flexibility, intelligence, and robustness of industrial robot applications. In this paper, an attempt is made with using vision-guided-robotics (VGR) grasping system, to pick and place parts for 3C portable devices, for example, shell of mobile phone. The VGR grasping system consists of four major technologies: (1) camera calibration, (2) hand-eye calibration, (3) stereo vision, (4) multi-system integration. The industrial robot can quickly see and pick the mobile phone shell by the proposed VGR grasping system. Experimental results show that the proposed system is promising and effective to improve accuracy, flexibility, and intelligence in VGR application.

關鍵詞：立體視覺、視覺導引、相機校正

Keywords：Stereo vision, Vision guided, Camera calibration

前言
在工業製造業中，組裝動作一直是最需要密集人力的程序之一。基於這個理由，幾十年來持續有相當多的研究在發展如何將組裝程序自動化。其中，自動化組裝程序有以下之優點[1]：

• 提昇工廠的產能
• 減少人力成本，並為目前缺工潮提供一個解決之道
• 提昇組裝品質

近年來，結合視覺與機械手臂控制的研究廣泛地被提出，並有許多非常重要的結果被發表[2-5]。對於控制機械手臂的方式，機械視覺能提供一個非接觸式的量測、導引和定位等能力。因此視覺處理將能讓工業機械手臂對於環境的未知變化擁有更好的強健性與彈性。所以如何針對視覺系統與機械手臂進行視覺校正與手眼系統間的校正將變的格外重要。並且堆疊物件隨機取放技術（Random Bin Picking, RBP）在VGR相關領域中亦為一個很重要之課題，此技術將能使得工業機械手臂在自動化製造系統中能夠扮演更重要的角色。以現行的工廠來說，許多工件在進行加工、組裝前皆需要利用人力一一進行整列或利用震動機構將工件經由一連串複雜的分離程序，最後再由工業機械手臂進行取放。然而針對目前3C、水五金等相關產業，其產品皆有多樣、少量的特性，因此為了符合許多樣式的工件，其震動、分離機構亦常常需要重新設計，增加其開發成本。

本文提出一個視覺導引機械手臂系統進行堆疊手機殼之隨機取放動作，最後並用實驗結果驗證其效能。本文將介紹內容如下：1.相機校正、2.手眼校正、3.最適物件偵測技術、4.立體視覺技術。最後將介紹其實驗結果。