机器人市场持续升温，光纤线缆助力机器人视觉系统

机器人在工业领域的应用

配备视觉能力的机器人和机器人可以实现更多功能，并且在使用上更灵活多变。凭借始终如一的精度和速度，可以不知疲劳地全天候工作，以绝对的可靠性来执行单调的任务——这只有机器人才能做到。机器人性能卓越，实践证明在许多工业领域中，机器人是行之有效、经济实用的解决方案，因此在世界各地获得了越来越频繁地运用。根据国际机器人联合会 (International Federation of Robotics.简称IFR）发布的《世界机器人报告》，2017年全球共交付了38.1万台机器人，预计2019年至2021年间，年均增长率将高达14%。

使用机器人的全球领先者是新加坡：2018年，每10,000名员工就拥有831台机器人。根据这份统计结果，德国每10,000名员工就拥有38台机器人，位居全球第三。可见机器人技术在高度自动化中发挥着重要作用，而高度自动化是实现以经济方式生产各种商品的关键技术，在高工资的国家/地区尤为如此。

图1：根据国际机器人联合会 (International Federation of Robotics. 简称IFR）发布的《世界机器人报告》, 2017年全球共交付了38.1万台机器人。

图片来源：国际机器人联合会(IFR）

发挥视觉力量，实现更多功能

现代工业机器人通常采用了一定数量的传感器技术，例如，检测夹取的部件是否到位。但是，传统传感器所采集到的数据仅能提供有限的信息。这时，配备图像处理系统且能以这种方式收集和评估更多详细信息的系统就能体现出明显的优势。将机器人与视觉系统相结合，就能够基于经过评估的相机图像来形成更好的决策基础，让视觉机器人可以灵活应对不可预见的情况。普通的机器人还可能导致高昂的成本和增加停机时间，例如，机器人可能会因为错误的移动而损坏工件或其他自动化设备。在这种情况下，相机系统也有助于提高集成了机器人的工厂的可靠性。

除了避免此类不良情况外，“具备视觉能力的机器人”还具有许多其他优点：它们可实现更灵活的流程，因为经过评估的图像数据可用于精确地控制机器人的移动。如果不使用图像处理技术，当组件未能完全达到在机器人预定的组件拾取位置，那么就连从定义位置拾取组件的简单任务也会无法完成。在许多情况下，这个问题不会给配备视觉系统的机器人系统造成困扰：相机可以对定位不正确的组件进行拍摄，随后系统会评估图像，计算出组件的位置偏差，并将校正的2D或3D抓取坐标传输到机器人控制器。在存在流程限制的情况下，此方法可确保机器人能安全地拾取组件。

正确的视觉系统设置至关重要

在特定应用中，使用哪种图像处理系统来与机器人配合最理想，这主要取决于几个因素。这里要考虑的基本标准是相机在系统中的位置：例如，相机可以固定安装在机器人单元上方（“离臂安装”），或直接装到机械臂上（“臂上安装”）。在第二种安装方式中，机器人的“视野”非常接近动作或夹具，这要求相机的重量要尽可能保持最低，但在加速度和振动方面相机需要具备很强的耐受能力，并且设计周全、布线良好，能充分适用于机器人情景。

在采用“视觉”机器人之前，还必须回答一个基本问题，即常规光学工业相机或所谓的智能相机（或智慧相机） 是不是更适合该任务。在智能相机中，采集的图像可以直接在相机内进行分析，而工业相机需要将图像传输到PC系统进行分析。因此，工业相机通常比智能相机具有更高的图像处理精度和速度。

然而，要在机器人中成功运用视觉系统，相机并不是唯一决定性因素。特别是在臂上安装相机的应用中，视觉系统的布线会对整个系统的稳定性产生非常重要影响：由于机器人在不断地移动，应该使用特殊的线材甚至是抗扭转抗弯折的拖链，才能长期保证通信功能正常运作。

图2：由于机器人在不断地移动，应该使用特殊的线材甚至是抗扭转抗弯折的拖链。

长芯盛助力机器人线缆布线

基于全新USB3.0传输技术的工业相机，速度快、信号稳定，多台相机可以连接到同一台计算机上，CPU占用率低，即插即用，相对于其他方案的采集卡的成本也较低。基于上述优势，目前正被广泛应用于机器视觉领域，特别是在3D机器人、自动光学检测AOI、汽车制造、食品包装、制药等行业，用于替代人眼进行图像抓拍和处理。但受到USB3.0铜线的传输距离的限制，USB IF学会认证的最大长度为3米，在部分长距离的应用场景中，无法使用；而且在一些非固定场景，需要相机来回进行拖链式的图像信息采集，USB3.0铜线在经过多次弯折以后，导致USB3.0差分阻抗变化，眼图闭合，传输失效，需要及时进行更换，否则就会影响产线流转。

而长芯盛采用母公司长飞光纤光缆的弯贝光纤，采用防尘防水防油的TPU外被注塑工艺，制作满足Robotics TUV 第二等级的USB3.1 Gen1高柔机器人线缆，最大长度可以达100米，拖链弯折 >5000万次，扭转 >1000万次，90度弯折 >500万次，助力机器人视觉系统的线缆布线，长期保证通信功能正常运作。

图3：Robotics TUV 第二等级的USB3.1 Gen1高柔机器人线缆IUH61

图4：Robotics TUV第二等级的USB3.1 Gen1高柔机器人线缆IUH65（带90度弯头）

图5：拖链测试 >5000万次

弯曲半径：8D

弯曲角度：180度

运行频率：80次/分钟

图6：扭转测试 >1000万次

扭转角度：+/- 90度

光缆加重：1kgf

扭转频率：60次/分钟

图7：90度弯折测试 >500万次

弯曲半径：8D

弯曲角度：-+90度

光缆加重：0.5kgf

弯曲频率：40次/分钟

长芯盛（武汉）科技有限公司（以下简称长芯盛），总部位于武汉东湖新技术开发区，是一家专门从事光纤光缆、光电芯片、有源光缆(AOC)、光电模组、无源通信、综合布线、数据中心微模块、机柜及配线等相关产品研发、生产与销售的高新技术企业。旗下拥有FIBBR和iCONEC两大子品牌，其中，FIBBR不仅率先研制出业内首款8K高清 HDMI v2.1光纤线，同时还拥有DP、USB等多系列光纤数据传输产品，凭借广泛的市场应用和良好的客户口碑，多次斩获行业及各类国际媒体大奖；综合布线品牌iCONEC，在布线领域拥有众多自主知识产权，面向数据中心和智能楼宇方向，为客户提供全面的综合布线产品与解决方案。