识别节拍 ≤ 0.8s/箱 · 容忍乱垛混垛

3D 视觉拆垛方案让机器人适应来料

拆垛的难,不在于把箱子搬走,而在于来料永远不像图纸那样整齐。3D 视觉拆垛方案先用相机扫描整垛、重建三维点云,再由算法分割出每一箱的位置与朝向,机器人按实测结果自适应抓取——乱垛、混垛、贴边垛都不需要人工整理。

3D 点云识别自适应抓取支持混垛
物流仓库中机器人从垛上抓取纸箱进行拆垛
≤ 0.8s 单箱识别节拍
± 3mm 定位精度
乱垛可拆 无需人工整理
24h 连续作业

为什么传统点位编程的拆垛总是跑不起来?

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。

  • 抓空与撞箱:按固定点位下手,箱子不在那儿就抓空,位置偏了就撞箱
  • 需要人工整理:为了让机器人能干活,反倒要安排人先把垛码整齐,等于没省人力
  • 换 SKU 要重编程:不同规格的箱子上线,抓取点位全部要重新示教
  • 无法处理混垛:多种规格混在一个垛上,固定点位逻辑根本无法区分
3D 视觉拆垛流程:扫描、识别分割、自适应抓取、分流上料
视觉拆垛的逻辑:先看清、再动手。相机给出真实位姿,机器人据此补偿轨迹。

视觉拆垛的四项关键能力

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。

AI 实例分割

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。

抓取顺序规划

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。

实时偏差补偿

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。

3D 视觉拆垛方案规格

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
识别效果与物料表面特性密切相关,建议先提供实样做视觉验证。

常见问题

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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