从看见到听见,机器人传感能否解决智能制造检测的最后一公里难题?

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从看见到听见,机器人传感能否解决智能制造检测的最后一公里难题?

云栖号资讯小哥 2020-07-22 13:57:10 浏览1017
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导读

手机、无人机、机器人眼睛里的隐藏王者,华为、小米的视觉供应商,这家隐形冠军现在也开始在机器人行业发力,将延伸人类感官?

华为、VIVO、小米、魅族,这些市场上你能找到的手机品牌,其镜头都能在舜宇光学的展示厅看到,这些轮换坐在手机销量王座上的企业,产品供应链背后往往也有着一个个隐形王者,他们只是这些知名企业的配角,看似不起眼,但却是任何知名企业都无法忽视的存在。

作为国内领先的光学产品制造集团,成立于1984年的舜宇,名字也并没有为太多行外人所得知,这个为浙江省余姚市贡献了不菲税收的企业,经营着数个全球销量第一第二的产品,却坚定不移实施着名配角战略,始终藏在知名企业耀眼的光环背后。这些产品往往只是人们某个日常消费品的零部件,例如手机镜头,例如玻璃镜片,虽然不起眼,但舜宇却将它们做到了全球这行业的单项冠军。

机器人行业是2014年以来舜宇选择朝着千亿级宏伟目标迈进的关键,也是舜宇从光学产品制造商向智能光学系统方案解决商转变,从仪器产品制造商向系统方案集成商转变的战略核心。无人机、扫地机器人、仓储物流机器人、手术机器人、自动驾驶车辆,这些已经在市场上被大量使用的机器产品,其眼睛就有部分是来自余姚。经过舜宇集团的生产加工线,一步步封装成为摄像模块、TOF模块、车载HUD、激光雷达、菲涅尔透镜等等,然后再由品牌厂商将他们用在产品最合适的地方,和其他细小的零部件一起组装完成后送到消费者手中,目前许多企业的机器人都有用着舜宇的眼睛。

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如今,舜宇看到了机器人行业发展的瓶颈,即随着场景的延伸,对机器人提出了更柔性化、高速度、高精度的需求。针对这些问题,舜宇将目光放在了LDV激光测振仪和3D视觉传感上,希望借着这类产品的组合解决方案能让机器人朝着智能化、柔性化、精准化迈出更大一步,而舜宇或许也将借助这个不起眼的零部件,作为配角再次攀登上另一个高峰。

机器人的五大感知器官

为什么要通过LDV激光测振仪加3D视觉传感来实现?舜宇意识到,每一个从事机器人生产、研究或者应用的人,都无不为人类自身的神奇而感慨,感慨的原因大多来自于人类的五大感知器官视觉、味觉、嗅觉、听觉、触觉,共同促使人类能在更多的应用场景下完美而精细地完成工作。而想要用机器人取代人类完成大部分工作,无论是让机器人去进行简单重复精度高的工种,还是想让机器人真正能走进千家万户,最大的阻碍往往都是在于如何让机器人拥有和人类一般的感知系统,只有具备了更高级别的感知,机器人才能更加柔性,更易交互,也更容易精细化。

机器视觉和传感器的应用就使得机器人的发展迈出了关键一步,人的五大感知器官与机器人感知器官对应的就是传统的光学图像传感器,力传感器等,具有视觉和力传感器的机器人能够看见,能够以较慢速度和物体接触,能触碰更细微的表面,这使得其更加容易和人类进行交互。

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在目前,3D视觉技术一度被公认为是具备提升机器人能力、扩充应用场景的关键,其原理主要利用光学成像,结构光、ToF三种原理,使得机器人能够以一种三维的形态“看见”和理解事物,从而让机器人具备更高的能动性,集成商让机器人看见物体的同时与力传感器等进行结合,以此让机器人能够完成较为基础的柔性化生产和更多应用。

目前视觉感知系统在人脸识别、服务机器人、物体识别领域已经开始大量应用,但新的问题出现了,视觉和力传感器没有办法让机器人在更高精度、高速度上一个台阶,更别谈超越人类,这就使得机器人在医疗、超精密加工等行业的表现并不尽如人意,更遑论机器人超越人进行更高柔性化的作业,以及最终与人类在生活中进行交互。

激光测振传感将打破界限

如今在机器人下游应用领域,已经有企业发现了单纯的视觉、力觉等检测方式存在的瓶颈问题,例如机床刀具磨损诊断、电机生产线振动监测与诊断,压缩机的生产线,电力蓄电机超声波检测等场景下对于监测都有应用需求,但因为这些行业的机器换人需求点主要集中在质量检验、噪声监测、定位导航精度判断、测量识别、机器维护,这些需求往往无法通过视觉和力觉等物体表面检测完成,对于质量的高精度要求往往只能还是通过人工进行,这使得这些场景下企业很难进行机器人的换代,同时也难以获取产品数据,无法实现更好的产线数据化升级。

但在目前工业4.0大环境下,各大企业对于产品数据的重视度都在不断提高,企业纷纷开始考虑如何为了实现这类产品生产过程全自动化检测,将检测数据云存储,形成检测数据库,完成产品数据可追溯以及实现数字化检测升级,提高产品生产检验效率,一部分企业开始将目光对准了激光测振仪。

激光测振原理是在视觉基础上更进一步,其是利用非接触测量方式,将激光多幅频率的原理与激光干涉技术提取物体振动速度原理结合,利用外差干涉使得物体运动精度达到纳米级,从而以此突破人类所能看到听见的极限。这为智能制造、电力系统巡检机器人、交通运输以及医疗等高精密度的场景都提供了另外一种可行新思路。

在目前,许多机器人头部生产企业已经开始尝试将舜宇光学的LDV应用在工业机器人的检测中,用以整机性能监控、机械环境试验、噪声试验、核心零部件减速机的精度试验、电机伺服系统测试等。

因此,舜宇十分看好LDV激光测振传感配合3D视觉传感在机器人上的应用,3D视觉传感和LDV激光测振传感基于本身特性,能使得机器人真正具备高精度、高速度、非接触感知的特点,这使得激光测振传感能够在工业产品、设备质量识别领域获得大量应用,舜宇认为,LDV激光测振传感与3D视觉的结合,将是人类视觉、听觉、触觉三种感官的延伸,也将成为未来机器人最后一公里更大规模应用的核心。

应用愈发广泛

现如今,一部分国内领先的专家学者也意识到,智能制造在生产过程中对工位本质和产品零部件本身的检测非常重要,在智能制造检测是最后一公里。同时如今国产机器人之所以存在的重复定位精度低、故障率高等问题,原因往往是由于减速机等核心零部件的精度不够,耦合存在肉眼不可见的细微间隙,才在长时间运转中出现磨损严重、噪声等情况。这些问题使得国产核心零部件无论是在寿命还是精度都与国外存在一定差距,因此机器人各个核心部件动态精度如何提升、运行振动怎么减少,成了目前公认解决核心零部件问题的关键。

但传统振动噪声监控受环境影响大,为了解决传统振动噪声监控方法的缺点,部分高校和企业开始尝试采用非接触的LDV激光测振与3D视觉传感的多传感融合及智能机器人技术,为智能制造领域提供更完善的解决方案。借助激光测振仪兼具视觉、听觉、触觉集一体的强大特性,能很好检测出人工肉眼感知不到的细微差距,确保核心零部件的出产稳定性,帮助企业分辨出核心零部件之间存在的振动速度、位移、频率的细微差距,从而使得机器人在精度和寿命上能够更进一步,国产核心零部件的问题也逐渐能因此得到解决。

同时,因为激光测振具有非接触、远距离、高精度、高灵敏度和高频优点,同时能适用于高温环境各种材料,而且不受环境的电子干扰的影响,因此,激光测振仪更是使得智能巡检机器人有了更好的表现。应用激光测振仪的智能巡检机器人测距范围可以到300米,速度可以能从静态一直到每秒几十米的移动物体,分辨率可以达到15PM或者更高。

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知名的电力巡检机器人上市企业就将舜宇激光测振仪和巡检机器人的结合,能实现对电厂泵组实现非接触式的检测方式,提高测量精度和效率。通过将激光测振仪安装在巡检机器人小车,还能实现机器人自动定位测量点以及自动数据采集,这相对效率较低的人工定位,无疑更具实用价值。同时,通过激光测振仪,电力巡检机器人也能够完成轴类转动机构振动的直接测量,相对于接触式的间接测量,通过激光测振仪获取的数据精度能够显著提升。

除此之外,舜宇光学针对目前非常火热的5G智能机器人,也正在尝试通过激光测振仪做机器人物联网感知光电健康诊断平台,平台以激光测振3D视觉为核心部件,能结合其他声音、振动、温度、多种感觉在5G物联网上采集海量的数据进行AI人工智能分析,对设备状态进行进一步提出改善方案,目前在智能制造机器人、电机系统、交通、医疗上都实现了更多的可能性。

关于舜宇

舜宇集团有限公司为中国领先的综合光学产品制造商,成立于1984年,2007年6月15日在香港联交所主板上市,是首家在香港红筹上市的国内光学企业。公司长期聚焦于光学产品领域,30多年来一直以光学零部件为核心,并进行上下游的整合,是国内领先的综合光学产品制造商。浙江舜宇智能光学技术有限公司(下辖余姚舜宇智能光学技术有限公司),隶属于舜宇光学科技集团(02382.HK),面向全球提供领先的光学影像产品及专业的行业解决方案,立志成为全球顶尖的深度感知系统方案解决商,产品应用涵盖机器人、AR/VR、无人机、智能零售、安防监控等领域。公司提供激光测振产品及系统解决方案,广泛应用于各大高校、研究所以及智能制造、生物医疗、汽车行业等,是振动测量的首选仪器。

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原文发布时间:2020-07-21
本文作者:Jack
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