｜水五金堆疊物件取放技術簡介

摘要：本文介紹水五金加工機進出料自動化演進趨勢，從人工取放、人工排料、震動盤、輸送帶乃至目前的視覺導引應用；同時分析視覺導引種類，以及以非平行式立體視覺模組與3D雷射結構光視覺模組，運用於堆疊自動取放技術介紹。最後，針對金屬加工機上下料，以水五金加工機自動取放模組為例，介紹3D雷射結構光視覺模組從校正、工件教導，手臂夾取姿態之流程與功能。

Abstract: This article gives an introduction to the automation trend of the automatic feeding and catching table for machine tool. The feeding strategies include hand-feeding, vibrator, conveyor, and vision guided applications. Then, vision guided techniques will be introduced and categorized into stereo-vision-based and laser-structure-based for random bin picking application. In this paper, a laser-structure-based grasping system is proposed for automatic feeding and catching water ware parts. The proposed method consists of three steps: calibration, model reconstruction, and pose estimation. Each step is introduced in detail in this paper.

關鍵詞：視覺導引、視覺導引機器人、工業機器人

Keywords：Vision guidance, Vision guided robotics, Industrial robot

前言
台灣水五金年產值600億元，9成外銷全球。水五金是浴室、廚房、冷氣與石化管線等閥類元件，其製造流程包含鑄造、去銳角毛邊、車銑複合加工機（針對水五金進行搪孔攻牙的專用加工機）、拋光、檢測、鍍鎳等，各製程幾乎都是人工操作，因此常運用震動、分離機構等方式，來提昇自動化以增加效率。但亦因其多樣、少量的特性，導致每更換生產型號即需重新設計相關機構與治具，增加不少開發成本。因此若能夠結合機器視覺與工業機械手臂，以機器視覺技術來提供機械手臂一個非接觸式的量測、導引和定位等能力，進而延伸開發堆疊物件隨機取放技術（Random Bin Picking, RBP），將可大幅降低人力成本，並且提供更高彈性的製造程序，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。本文將介紹在水五金車銑複合加工機的進出料部份，從人力至機構整列，到結合機械手臂取放的演進，以及智慧化堆疊物件隨機取放相關技術之介紹。

水五金疊物件供料取放方式簡介
2.1 傳統供料取放方式
傳統水五金加工機進出料部份從單純的以人力取料，等待加工結束，再上料進行加工（圖1）。在經長時間一連串的重覆上下料動作，容易因疲乏、無聊等人為疏失產生工安問題；再加上人工招募不易等問題，水五金加工業除非生產高附加價值之元件，或以自動化方式生產，否則將只有外移一條路。

為避免招工與工安等問題，業者迫切需要以自動化方式來生產。由於水五金為最典型的少量多樣，種類可高達百種以上（圖2），且工件加工入料皆有一定方向（圖3），種種現象對自動化皆是一嚴苛考驗。所以使用純人力進行排料、以機構進出料等方式，來避開種類多樣化問題，可將自動化單純化並解決工安問題，此架構雖非合理解決方法，但仍不失為一短期解決多樣化工件之方式（圖4）。