相机安装支架设计
相机支架形式
不同的相机安装方式使用不同的安装支架,详情见下表。
Eye to Hand安装支架 |
铝型材支架 方管支架 滑动相机支架(水平) 垂直移动式相机支架 |
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Eye in Hand安装支架 |
相机高于机器人J6轴法兰 相机低于机器人J6轴法兰 |
各种形式的支架设计要求及适用场景,详见Eye to Hand安装支架的设计与安装和Eye in Hand安装支架的设计与安装。
Eye to Hand安装支架的设计
在Eye to Hand安装支架的设计过程中,需要考虑在立柱表面布置线槽,方便相机线缆的走线。 |
方管支架设计(推荐方式)
使用方管支架时,需使用国标空心方管进行焊接。空心方管具有较高的强度和稳定性,能够提供坚固的支撑框架。支架的设计形式可以根据实际情况选择单立柱或龙门形式。具体形式及要求如下:
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单立柱支架设计
适合周围没有明显震动的环境。它具有结构简单、安装方便的特点。
设计要求:
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方钢规格不低于100*100*5。
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建议采用整体焊接成型。
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相机支架横梁及立柱都应设置必要的斜撑和肋板。
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龙门支架设计
适合有明显的震动的环境。龙门形式可提供更稳固的支撑结构,能够更好地抵抗外界震动和冲击,保证相机的稳定性。
滑动相机支架的设计
适用范围:相邻垛位共用同一台相机。
根据动力元件的不同,滑动相机支架可以分为:伺服模组式支架和气缸式支架。
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伺服模组式支架
伺服模组式支架要求运行平稳,停止和启动无冲击,推荐正常运行速度≤250 mm/s。伺服模组式构成如下图所示:1-支架本体、2-模组安装板、3-相机安装板、4-相机、5-伺服模组、6-拖链安装板和7-拖链。
支架本体: 采用100*100方钢焊接而成。对于支架整体较高的场景可以增加斜撑或其他固定方式。 模组安装板和相机安装板:足够的强度和刚性,确保伺服模组工作时相机的稳定性。 伺服模组:伺服模组重复定位精度一般可以分为±0.01 mm、±0.02 mm、±0.05 mm、±0.1 mm、±0.2 mm等,可以根据实际项目精度需要选择合适精度的直线伺服模组,驱动部分推荐使用伺服电机。 拖链:拖链根据总线缆直径选择标准的市购件,一般要求总线缆所占横截面积小于拖链内部容积的60%~80%。 拖链安装板:根据要求采用钣金折弯。
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气缸式支架(不推荐方案)
气缸的定位精度要略低于伺服模组,一般精度可以达到±0.1 mm。要求气缸式支架运行平稳,停止和启动无冲击,正常运行速度推荐≤200 mm/s。气缸式支架构成如下图所示:1-支架本体、2-气缸安装板、3-相机安装板、4-相机、5-气缸、6-拖链安装板和7-拖链。
气缸:根据实际现场垛位距离选择气缸行程。气缸类型建议选择导杆气缸,否则务必配合直线导轨使用。另外注意气缸必须配合油压缓冲器+限位块使用,此外气缸应配备排气节流阀。支架本体、气缸安装板、相机安装板、拖链安装板和拖链的设计和选型可参考伺服模组式支架。
考虑到气缸冲击、整体运行精度、相机在停靠位置震动及长期稳定性,不推荐该方式。
垂直移动式相机支架设计
适用范围:垛型较高或垛型长宽尺寸过大、垛型底层麻袋点云较差。
垂直式相机支架按驱动力的不同分为:气动垂直移动相机支架和电动垂直移动相机支架。
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电动垂直移动相机支架
设计要求:相机支架运行平稳,工作中无剧烈冲击;移动速度小于250mm/s,移动机构运行平稳流畅。此外相机支架要具有足够的刚性,保证在工作过程中不出现震动。电动垂直移动相机支架构成如下图所示:1-支架本体、2-3D相机、3-相机安装板、4-齿轮齿条组件、5-拖链和6-坦克链安装板。
齿轮齿条组件:建议选择抱闸式电机,防止意外断电后相机自由落体式掉落。
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气动垂直移动相机支架(不推荐方案)
设计要求:相机支架运行平稳,工作中无剧烈冲击;移动速度小于200mm/s,移动机构运行平稳流畅;此外相机支架有足够的刚性,保证在工作过程中不出现震动。气动垂直移动相机支架构成如下图所示:1-支架本体、2-相机安装板、3-3D相机、4-拖链、5-无杆气缸和6-拖链安装板。
气缸:根据实际现场垛位距离选择气缸行程。此外注意气缸必须配备油压缓冲器和限位块,并且应配备排气节流阀。选择中封式控制气缸换向阀,保证断气后相机不会因重力而产生自由落体运动。
考虑到气缸冲击、整体运行精度、相机在停靠位置震动及长期稳定性,不推荐该方式。
相机支架安装要求
相机常见的安装方式有两种:
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Eye to Hand(ETH):相机安装于独立的相机支架上。
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Eye in Hand(EIH):相机安装于机器人末端,随机器人一同运动。
不同的安装方式下,相机支架的安装、线缆布线等要求存在不同。
Eye to Hand(ETH)
将相机安装于独立的相机支架时,需考虑稳定性、可靠性和线缆布线,确保图像采集的准确性。具体注意事项如下:
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相机支架的固定
可以选择膨胀螺栓或化学螺栓将相机支架固定在地面,墙面等可以提供稳定可靠支撑的位置,确保相机不会晃动。
地脚螺栓的数量和型号取决于支架的高度和结构形式。对于非地面的安装方式,相机支架可能需要依靠侧墙、地面或天花板进行加固,如下图所示。
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相机线缆布线
将相机线缆安装在立柱表面布置的线槽内,以便整齐走线。这样既可以保证线缆的安全性、美观性,又能方便检修。详细内容可参考相机线缆敷设规范。
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相机安装角度调整
通常情况下,相机垂直朝下安装。但对于顶高受限的项目,可考虑通过倾斜相机的方式来改善安装角度。但在项目设计初期,建议进行模拟和仿真测试,以确保相机倾斜的角度符合实际需求。
Eye in Hand(EIH)
在将相机安装于机器人末端时,需注意如下事项:
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相机支架安装
相机支架安装时应做防松处理,例如使用螺纹胶涂抹安装螺栓、使用防松垫片等。
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线缆固定方式
必须对接头附近的线缆进行固定,防止相机接头受力。捆扎线缆时考虑机器人末端法兰的旋转余量,避免放线不足导致相机线缆拉扯,甚至对相机线缆接头造成不可逆的损坏。线缆固定方式如下图所示:1-相机线缆、2-固定安装座、3-线缆接头、4-L型转接件、5-相机本体。
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相机线缆布线
应合理安排线缆的走向,避免管线包中线缆过长或者过短。下图所示为线缆过长的错误示例。详细内容可参考相机线缆敷设规范。
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线缆保护
需采用管线包对线缆进行保护,且需注意如下事项:
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管线包不得采用自卷式包线管或包线布。
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管线包选择标准成套波纹管配件(包括但不限于:管线包固定座、内夹、摩擦球等)。
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管线包和线缆应分别做好固定和装配,防止在机器人运动过程中线缆受附加力矩。
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