​手眼应用的下一个维度——运动

在机器人技术中，手眼系统是指将视觉系统直接连接到机械臂（通常位于最后一个关节后面）的装置。换句话说，视觉系统与机械臂一起移动。这种方法在机器人技术中相当新颖，它提供了一种替代更传统的视觉系统固定安装（通常位于机器人工作空间上方）的方法。虽然手眼方法可能使许多应用受益，但其潜力迄今为止在很大程度上受到标准视觉系统的限制。Photoneo 提供了一种终极解决方案，最终消除了这些基于视觉的限制。

手眼法在特定应用中非常有用，因为它比固定视觉系统方法具有许多优势。首先，它可以覆盖更大的扫描体积，因为它可以专门针对感兴趣的区域，比后者提供更大的灵活性。因此，视觉系统仅受机器人范围的限制，而不是受其自身的扫描量的限制。

由于扫描距离是决定扫描精度的主要参数之一，因此与扫描距离较大的固定视觉系统相比，扫描范围较短的手眼视觉系统可以提供更高水平的细节。如果客户有一个装满小零件的大箱子，那么使用安装在机械臂上的扫描范围较短的小型扫描仪将获得最高水平的细节。因此，机器人可以从最佳距离接近装有扫描仪的容器内容物，并从不同角度和视角扫描各个部件。但是，当固定视觉系统提供令人满意的细节水平（例如 Photoneo PhoXi 3D 扫描仪 XL）时，建议选择固定视觉系统方法。

如果应用包含两个或更多容器，手眼系统也是一个有利的选择。具有固定视觉系统的标准设置要么需要在容器上方有一个线性轴，要么需要多个视觉系统。手眼系统可以处理 一个扫描仪随着机械臂从一个容器移动到另一个容器。

能够从近距离和任何角度扫描箱内物品，还可以有效消除与阴影相关的挑战。箱壁或以固定方式安装在容器上方的视觉系统可能会在容器的某些部分投射阴影，从而阻碍对某些部件的正确扫描。在这种情况下，需要做出妥协，找到扫描仪相对于箱的最佳位置，有时需要手动重新排列部件。手眼方法可以轻松克服这一挑战。

最后，某些应用可能需要对放置机器人单元的房间进行特殊调整——尤其是在减少环境光方面。从各个角度扫描容器的可能性最大限度地减少了使整个房间变暗的需要，从而能够先捕获容器的一侧，然后再捕获另一侧。

手眼系统是一种越来越流行的现代方法，在越来越多的机器人应用中站稳了脚跟。随着协作机器人的兴起，它的好处变得更加重要。然而，我们应该记住，手眼方法的部署只有在特定类型的应用中才真正有意义。

在选择手眼法之前，应始终仔细考虑特定应用的要求和复杂性。虽然这种设置有很多优点，但在决定使用手眼法之前，还需要考虑某些因素。

手眼系统比固定视觉系统的安装更困难。找到最佳方法来处理为部署的视觉系统供电的电缆也更加困难。

此外，由于扫描仪安装在机械臂上，可能会限制机器人的移动。因此建议使用较小的视觉系统。Photoneo PhoXi 3D 扫描仪系列中最合适的型号是 XS、S、M 和MotionCam-3D型号 S、S+ 和 M，总共覆盖 16 厘米至 1.5 米的扫描范围。

手眼系统的另一个缺点是与传感器发生碰撞的风险较高，并且可能难以在机械臂上找到视觉系统的最佳位置，尤其是在机械臂尺寸较大的情况下。另一个主要缺点是机器人运动会引起振动，这是标准高精度区域扫描视觉系统无法处理的。因此，机械臂在扫描采集期间需要保持静止，这可能会延长周期时间。因此，手眼方法不是时间紧迫的应用的正确解决方案。

在许多情况下，最好选择固定视觉系统方法，采用具有大扫描量的高质量 3D 视觉系统（例如 Photoneo PhoXi 3D Scanner XL），而不是选择设置/安装困难的手眼系统。

当然，有些应用场合下，手眼设置是最佳选择，而且这种方法确实能带来很大好处。在这些情况下，上述手眼系统的缺点可以通过Photoneo 革命性的“平行结构光”技术来克服 – 唯一能够有效抵抗振动的 3D 传感方法，从而能够对运动物体进行高质量的 3D 扫描而无运动伪影。

MotionCam-3D中采用的“平行结构光”技术可实现手眼协调，无需任何权衡。MotionCam -3D 是唯一一款即使在机械臂移动过程中也能提供高质量扫描的 3D 视觉系统。该相机具有很强的抗震性，无需停止机器人。

由于该技术能够捕捉速度高达每小时 144 公里的物体，因此机械臂运动引起的振动不会影响 3D 点云数据的质量。该相机提供 0.9 Mpx 的分辨率和 300 – 1250 μm 的精度，共有五种型号（S、S+、M、M+、L）。切换到静态模式时，参数会更高，提供 2 Mpx 的分辨率和 150 – 900 μm 的精度。

其最大的好处是机器人无需停下来进行扫描，与市场上所有其他技术相比，这大大缩短了周期时间。因此，它为即时跟踪物体位置等新应用打开了大门。

这一论点在协作机器人领域也同样适用，协作机器人通常受到标准方法缺陷的严重限制。协作机器人本身比工业机器人慢，当与手眼方法相结合时，循环时间会延长更多。MotionCam-3D 克服了这一限制，即使连接到协作机器人的手臂上也能完美运行。

MotionCam-3D 有五种型号 - 最适合手眼应用的是 S、S+ 和 M 型号。最小的 S 型号非常适合 366 – 558 毫米之间的扫描范围，而机身尺寸相同（80 x 68 x 307 毫米）的 S+ 型号提供了更大的视野，扫描范围在 630 – 1574 毫米之间。M 型号是扫描距离在 497 至 939 毫米范围内的正确选择。