三维点云重建
3D 相机(结构光或飞行时间)获取整垛表面点云,重建箱体轮廓与层高信息。相机可固定安装,也可装在机器人手臂上随动扫描,按现场空间选择。
传统拆垛方案的工作假设是:箱子永远出现在固定的位置、固定的姿态。但人工码放的垛,每一箱都可能差几厘米、偏几度——上一垛是正的,下一垛可能是斜的;这一层是满的,下层可能缺了一箱。
3D 相机(结构光或飞行时间)获取整垛表面点云,重建箱体轮廓与层高信息。相机可固定安装,也可装在机器人手臂上随动扫描,按现场空间选择。
算法把整垛点云分割成独立的箱体实例,输出每一箱的抓取位姿、朝向与堆叠顺序。对同色、同规格的相邻箱体也能正确区分,这是拆垛能否稳定的关键。
系统自动判断哪一箱当前可抓、哪一箱被压住不能动,生成安全抓取序列,避免抽取底部箱体导致整垛塌落。
抓取前用视觉复核实际位置,机器人在运动过程中做轨迹补偿,把定位误差控制在毫米级,不依赖来料的初始摆放精度。
| 项目 | 典型范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 单箱识别节拍 | ≤ 0.8 s | 含点云处理与位姿输出 |
| 拆垛整体节拍 | 400 – 900 箱 / 小时 | 视箱重与堆叠高度 |
| 定位精度 | ± 3 mm(典型) | 取决于相机分辨率与工作距离 |
| 适用箱型尺寸 | 边长 150 – 800 mm | 超范围可定制相机配置 |
| 可识别箱体材质 | 纸箱 / 塑料箱 / 袋装 / 桶装 | 金属反光面需特殊处理 |
| 高低差容忍 | 同一层内 ± 60 mm | 超出时按层处理 |
| 点云处理时间 | ≤ 300 ms | 多相机拼接时可调 |
| 机器人配置 | 工业 6 轴 / 协作 / 龙门 | 按负载与行程选型 |
| 通讯方式 | TCP/IP、EtherCAT、IO 触发 | 与 KEBA 控制器直连 |
| 环境适应 | 常规车间照明,需避强光直射 | 可选遮光罩与滤光片 |
客户在选型与落地过程中最常问到的问题
轻微变形通常可以处理——算法会结合点云轮廓和可见表面推断抓取点。但如果箱子严重压溃、失去可夹持或可吸附的表面,任何视觉方案都无能为力,这种情况需要在上游解决,比如增加托盘承载板或改进码放方式。
我们的建议是先拿实际最难的那一垛来做验证,而不是用理想的样品测试。
可以。这也是 3D 视觉相比 2D 视觉的核心优势:算法同时利用深度信息与边缘几何特征来找箱体之间的缝隙,而不是靠颜色差异。相邻同色箱体之间的深度台阶与边界轮廓足以支撑分割。
如果箱体之间完全没有缝隙且完全贴合,我们会在方案里通过抓取策略规避(例如按层整层处理)。
视觉拆垛通常只是整条线的第一个环节。拆下来的箱子会按系统判定的规格,分流到不同的输送线或缓存位,再进入分拣、贴标、码垛或直接出库流程。
整个分流逻辑由控制系统统一调度,视觉识别结果会作为分流依据传递给下游。
两种都常见,按现场空间与节拍要求选择。固定安装的好处是扫描时机器人可以同时做别的事,节拍更紧凑,但对垛位摆放位置有要求;随动安装的好处是视角灵活、适应大垛型,代价是每次扫描要占用机器人时间。
大垛、高垛、多面抓取场景,我们一般建议随动方案。
视觉系统的稳定性取决于三个因素:物料一致性、光照环境和标定维护。物料本身颜色花纹变化大、表面有强反光或透明材质,都会增加难度。
我们在交付时会做误判率的实测统计,并给出建议的维护周期(主要是镜头清洁与标定复检)。对于确实难以稳定的物料,我们会提前告知,而不是硬上。
可以。拆垛系统会把识别到的箱体规格、数量、时间等信息按接口规范上传,支持与 WMS / MES 做库存核对与批次追溯。
常见做法是通过 OPC UA 或数据库接口交互,具体协议在方案阶段确认。
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