關(guān)于虹科智能感知虹科智能感知事業(yè)部專注于智能感知與機(jī)器視覺領(lǐng)域，已經(jīng)和IDS，Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國際公司展開深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá)，工業(yè)相機(jī)，視覺處理平臺(tái)，圖像采集卡及視覺系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國內(nèi)外專業(yè)協(xié)會(huì)和聯(lián)盟的活動(dòng)，我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累，公司定期與國內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。

紡織和服裝產(chǎn)業(yè)目前正面臨的主要挑戰(zhàn)是供應(yīng)鏈和能源問題。勞動(dòng)力和設(shè)備數(shù)量不足等妨礙生產(chǎn)的因素同時(shí)也對(duì)產(chǎn)能造成巨大的影響，而這進(jìn)一步加劇了紡織和服裝業(yè)面臨的壓力。在全球化背景下，該行業(yè)的競爭力取決于受影響的公司如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。另一方面，紡織業(yè)必須設(shè)法解決高人工成本和勞動(dòng)力不足的問題，需要紡織業(yè)加工進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

來自慕尼黑的德國科技初創(chuàng)公司 sewts GmbH 關(guān)注到這一目標(biāo)背后巨大的需求潛力。這家公司開發(fā)的解決方案使機(jī)器人可以像真人一樣預(yù)判紡織品生產(chǎn)工序，從而相應(yīng)地調(diào)整其動(dòng)作。首先，sewts將目標(biāo)鎖定在工業(yè)洗衣應(yīng)用。憑借一套使用虹科 2D和3D相機(jī)的系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模工業(yè)洗衣房實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。盡管90%的工業(yè)洗衣工序已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但剩余的人工操作仍占30%的人工成本。從這一點(diǎn)來看，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化可以節(jié)約潛在的巨大成本。

應(yīng)用

工業(yè)洗衣房的確已在高度自動(dòng)化環(huán)境下處理大量的洗滌任務(wù)。其中的折疊工序由機(jī)器完成。但是，每一臺(tái)機(jī)器通常需要一名工人手動(dòng)展開需要折疊的紡織物并撫平褶皺后上料到機(jī)臺(tái)。這種上料操作單調(diào)繁重，而且效益與付出的人力成本不成正比。此外，合格的員工并不容易找到，這對(duì)工業(yè)洗衣機(jī)產(chǎn)能的利用以及盈利能力都有影響。洗衣業(yè)的季節(jié)性特點(diǎn)要求較高的靈活性。sewts研發(fā)的新型智能系統(tǒng)采用虹科的相機(jī)進(jìn)行圖像處理，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，例如給臟污紡織品分類或者給折疊機(jī)投料。

“其中最大的挑戰(zhàn)是紡織品的柔順性。”創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)Tim Doerks解釋道。借助機(jī)器人和AI解決方案，對(duì)像金屬這些固形材料的加工工序自動(dòng)化改造相對(duì)而言沒什么問題，但是軟件解決方案和一般的圖像處理方法對(duì)易形變材料處理仍存在局限性。因此，商用機(jī)器人和抓取系統(tǒng)目前僅能執(zhí)行像抓取一條毛巾或一塊布料等簡單操作，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。但sewts的系統(tǒng)VELUM則可以勝任這項(xiàng)任務(wù)。借助智能軟件和易于集成的虹科相機(jī)，可以分析紡織品這類形態(tài)不固定的材料。機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測這些材料在抓取過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠輕松地將毛巾或用毛圈布制成的亞麻織物送入折疊機(jī)，且保證沒有褶皺，這填補(bǔ)了低成本自動(dòng)化應(yīng)用這一空白。

該系統(tǒng)由虹科合作伙伴sewts開發(fā)，將商用機(jī)器人、夾持器和相機(jī)組合成一套智能系統(tǒng)。“在尋找合適的相機(jī)模塊時(shí)，除了工業(yè)適用性這一必不可少的指標(biāo)之外，還需要考慮其他幾項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)：需要具有成本效益的3D相機(jī)，因?yàn)楦鶕?jù)系統(tǒng)配置，將會(huì)用到兩到三臺(tái)相機(jī)。除了以上要求外它還必須確保深度數(shù)據(jù)的高精確度，”Tim Doerks解釋道。

“另外，我們系統(tǒng)中所用的2D相機(jī)必須具備高感光度和高動(dòng)態(tài)范圍，而且可在多相機(jī)系統(tǒng)中使用。” 最終，公司的創(chuàng)始人從虹科系列產(chǎn)品中找到了心儀的相機(jī)：虹科全新的Ensenso S10 3D相機(jī)以及uEye?CP系列相機(jī)。它們的任務(wù)是在2D和3D模式下識(shí)別紡織品上料到系統(tǒng)時(shí)的抓取點(diǎn)特征，這些紡織品在之前的洗滌烘干工序被無序地置于容器中或傳送帶上。單個(gè)物體的形狀和位置均無法預(yù)測。相機(jī)捕捉到紡織品不同的面料質(zhì)感。并區(qū)分出毛巾的卷邊和四角。

“我們將2D和3D相機(jī)拍到的圖像進(jìn)行匹配并根據(jù)3D數(shù)據(jù)獲得更高的2D分辨率。也就是說在這個(gè)過程中我們分別利用2D相機(jī)的高分辨率和3D相機(jī)的精確深度數(shù)據(jù)。”— SEWTS 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)TIM DOERKS —

虹科Ensenso S10相機(jī)配備了160萬像素Sony傳感器，基于結(jié)構(gòu)光設(shè)計(jì)，即使面對(duì)目標(biāo)復(fù)雜表面或弱光環(huán)境，窄頻紅外激光投影儀也可將一個(gè)高對(duì)比度點(diǎn)狀圖案投影到目標(biāo)物體上面。每一個(gè)被160萬像素Sony傳感器捕捉到的圖像能提供一個(gè)多達(dá)85,000個(gè)深度點(diǎn)的完整點(diǎn)云。通過人工智能，相機(jī)可靠地將捕獲的激光點(diǎn)映射到投影的硬編碼位置。這提供了充分的高精度3D數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以從中提取到抓取點(diǎn)的坐標(biāo)。

配套安裝了GigE Vision固件的虹科GV-5280CP-C-HQ工業(yè)相機(jī)配有Sony IMX264 2/3"全局快門CMOS傳感器。在變化的光照條件下，它在應(yīng)用中用全速率以22 fps的幀率傳送幾乎無噪點(diǎn)、高對(duì)比度的500萬像素 5:4 尺寸圖像。內(nèi)置用于緩沖圖像序列的120M圖像內(nèi)存，虹科uEye CP相機(jī)功能非常強(qiáng)大并自帶大規(guī)模像素預(yù)處理功能，因此非常適合這種多相機(jī)系統(tǒng)。這款相機(jī)僅重50克，小巧的鎂合金外殼輕質(zhì)耐用，因此特別適合在對(duì)空間要求極高的應(yīng)用場景或機(jī)械臂上使用。

軟件

根據(jù)客戶需求或配置，將用到2-3臺(tái)虹科uEye 2D或 Ensenso 3D相機(jī)。這兩款相機(jī)均可無縫集成到系統(tǒng)中。“在準(zhǔn)備生成數(shù)據(jù)方面，我們是專家，這一點(diǎn)對(duì)于處理3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)而言尤為重要。這種預(yù)處理是我們系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它為人工智能提供合適的輸入數(shù)據(jù)，”Tim Doerks 強(qiáng)調(diào)。sewts開發(fā)的AI會(huì)處理uEye CP或Ensenso S相機(jī)提供的數(shù)據(jù)。智能軟件可以根據(jù)線縫走向、局部起伏或線縫相對(duì)位置分析紡織品的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)不同的材質(zhì)和刺繡圖案劃分紡織品的類型和等級(jí)，并將這些結(jié)果轉(zhuǎn)換成機(jī)器命令。

數(shù)據(jù)由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)和常規(guī)圖像處理過程處理。“我們使用的虹科相機(jī)配套的開發(fā)包。通過Python和開發(fā)庫連接至我們的系統(tǒng)，”sewts的聯(lián)合創(chuàng)始人兼制造總監(jiān)Till Rickert透露。“虹科相機(jī)軟件包的附加價(jià)值主要在于其易于校正和集成到我們的系統(tǒng)。”

“AI是我們技術(shù)的核心。需要智能算法來構(gòu)建適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)以應(yīng)對(duì)非確定性自動(dòng)化處理工序。因而我們利用最新AI研究成果，根據(jù)我們的需要進(jìn)行改良并將各部分繼承以最終形成一個(gè)大的整體方案，”Till Rickert補(bǔ)充道。它接收各種傳感器數(shù)據(jù)(比如光學(xué)信息)，以近似人類的認(rèn)知水平得出結(jié)論并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)器命令。這樣，像VELUM這樣的系統(tǒng)就能夠執(zhí)行以前需要人腦來判斷的任務(wù)。這正是sewt的企業(yè)理念所在：“我們的目標(biāo)是將復(fù)雜的人力作業(yè)轉(zhuǎn)換成流暢的自動(dòng)化流程”。

應(yīng)用前景

憑借像VELUM這樣的系統(tǒng)，洗衣房可以顯著地提升產(chǎn)能，而無需考慮人員配置，進(jìn)而提高盈利能力。“通過填補(bǔ)了自動(dòng)化應(yīng)用的巨大鴻溝，我們幾乎可以讓一條紡織品洗滌產(chǎn)線的產(chǎn)能翻一番，”sewt總裁Alexander Bley說道。

虹科相機(jī)未來還可用于像襯衫和褲子這類服裝。“理解這些材質(zhì)特點(diǎn)很重要，這樣才能穩(wěn)扎穩(wěn)打地實(shí)施我們的流程。我們通過成熟的材料模擬技術(shù)達(dá)到了這個(gè)目的。為了模擬紡織品的運(yùn)動(dòng)軌跡，我們用有限元分析方法創(chuàng)建了特殊的FE模擬方式，”Alexander Bley解釋道。讓服裝生產(chǎn)的自動(dòng)化改造成為可能，并以符合成本效益的方式將其投入使用。將其擴(kuò)展至非紡織品材料方面的應(yīng)用。這種技術(shù)有許多潛在的應(yīng)用場合，圖像處理始終在其中發(fā)揮重要作用，人工智能會(huì)加速這一開發(fā)過程。

HK Ensenso S10

超小巧且性價(jià)比高

AI支持的高3D數(shù)據(jù)傳輸率和高精確度

即使在弱光環(huán)境下亦可獲得的穩(wěn)健的3D數(shù)據(jù)

基于AI的激光點(diǎn)圖形三角測量技術(shù)的結(jié)構(gòu)光法

適用于物流行業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人視覺、障礙物檢測與監(jiān)控和園藝作業(yè)自動(dòng)化等的應(yīng)用場景

原文標(biāo)題：【虹科案例】應(yīng)用于洗衣房的智能機(jī)器人填補(bǔ)了自動(dòng)化在該領(lǐng)域的應(yīng)用鴻溝

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審核編輯：湯梓紅