I sistemi di visione per guida robot 3D progettati per il bin picking

In fase di realizzazione di un'applicazione di guida robot 3D, oltre alle classiche tematiche di selezione del modello di robot e relative apparecchiature periferiche opportune, si possono presentare delle sfide ardue anche per i progettisti e gli operatori più esperti. Questa pagina descrive le precauzioni da prendere durante lo sviluppo di un'applicazione di presa da cassone e i vantaggi portati dall'utilizzo dei sistemi di visione per guida robot 3D RB di KEYENCE.

Il sistema di visione per guida robot 3D è un sistema di telecamere utilizzato per guidare un robot industriale in operazioni di prelievo, deposito e ispezione.
Si comporta come se fosse gli occhi del robot industriale, fornendo le traiettorie da seguire per evitare collisioni.
Grazie ai sistemi di visione artificiale per guida robot 3D non sono più necessari gli alimentatori di componenti o gli operatori che li allineano manualmente.

I sistemi di visione per guida robot 2D possono riconoscere i target su una superficie piana, ma la loro abilità di riconoscere target impilati è limitata. Ecco perché la presa da cassone con un robot richiede una telecamera 3D. È necessario selezionare la configurazione corretta del sistema di telecamere in base all’oggetto da rilevare e all’azione prevista del robot. KEYENCE fornisce sistemi di visione per guida robot sia 2D che 3D, il che ci permette di offrire ai clienti la soluzione ottimale per le loro applicazioni.

I sistemi di visione per guida robot 3D possono essere utilizzati per effettuare la presa da cassone di oggetti pesanti con forme complicate, come ad esempio un albero a gomiti di un motore automobilistico. Questi alberi a gomiti comporterebbero un grosso carico fisico sugli operatori, se dovessero prelevare manualmente questi target ripetutamente. Inoltre, la caduta di parti pesanti può comportare incidenti e danni alle macchine. La presa da cassone con l’utilizzo di sistemi di visione per guida robot 3D consente un prelievo e posizionamento preciso, in cui l’albero centrale di ogni albero a gomiti viene prelevato in base ai dati delle immagini acquisite. Questo metodo elimina il carico di lavoro sugli operatori, oltre a ridurre il rischio per gli operatori o le macchine.

Tradizionalmente, il prelievo prevedeva azioni gravose, come il posizionamento di componenti nelle maschere, l’allineamento dei componenti sui vassoi e l’installazione di alimentatori di componenti. I sistemi di visione per guida robot 3D possono essere utilizzati per riconoscere parti sparse e anche per eseguire un prelievo di oggetti alla rinfusa. Si tratta di un metodo efficiente, dal momento che elimina il problema di allineare i target e la necessità degli operatori di farlo, riducendo al minimo anche la quantità di apparecchiature periferiche.

Per “pallettizzazione” si intende il caricamento di pacchetti su un pallet, mentre per “depallettizzazione” si intende lo scarico di questi pacchetti. L’automatizzazione di questa attività tradizionalmente richiedeva un dispositivo apposito: un pallettizzatore o un sistema di pallettizzazione. Tuttavia, è possibile utilizzare i sistemi di visione per guida robot 3D per supportare questo lavoro con un normale robot industriale.

Per “impilaggio” si intende il processo di posizionamento di scatole e contenitori simili gli uni sugli altri. Si tratta di un’applicazione perfetta per i sistemi di visione per guida robot 3D, dal momento che questo sistema fornisce la posizione precisa nelle direzioni X e Y, oltre che Z, per determinare l’altezza dei target.

Il sistema di visione per guida robot 3D di KEYENCE, Serie CV-X480D, è stato progettato appositamente per la presa da cassone. Questa sezione presenta le caratteristiche del sistema.

Il sistema di visione per guida robot 3D CV-X480D è in grado di rilevare ed individuare i target senza essere influenzato da punti ciechi o posizioni oscure dei componenti. La funzione di ricerca 3D di nuova concezione utilizza quattro telecamere separate per creare un’immagine 3D priva di punti ciechi, per determinare la posizione e l’orientamento di ogni singolo pezzo. Il sistema consente il prelievo di target senza collisioni con il contenitore o altri target, anche se l'oggetto si trova all’interno di un contenitore profondo.

Il sistema di visione per guida robot 3D Serie CV-X480D è dotato di uno strumento di pianificazione del percorso che calcola automaticamente i movimenti del robot. Questo consente di evitare collisioni con i componenti, con il contenitore stesso e qualsiasi altro ostacolo nelle vicinanze. Questo percorso viene calcolato tenendo in considerazione il layout delle celle e le limitazioni di movimento del robot. Inoltre, il sistema di visione artificiale è dotato di un simulatore di prelievo che può essere utilizzato per ispezionare e programmare le posizioni di prelievo del componente prima del test sul campo, migliorando notevolmente il tasso di successo di prelievo dei target e di svuotamento totale del cassone.

L’installazione di un sistema di visione per guida robot 3D consente l’inserimento automatico dei componenti, senza la necessità di cambi di strumentazione. Con un tempo minimo, è possibile includere più tipi di prodotti, per notevoli riduzioni dei tempi di ciclo. Inoltre, CV-X480D è dotato di taratura 3D automatica, che consente una configurazione omogenea, limitando la necessità di regolazioni manuali.

Tradizionalmente, l’installazione di un robot industriale richiedeva apparecchiature periferiche e dispositivi come supporti e nastri trasportatori. Con i sistemi di visione per guida robot 3D, nessuno di questi elementi è più necessario, per cui è possibile automatizzare i processi installando un robot industriale anche in spazi piccoli e ristretti. Inoltre, è possibile supportare più target con cambi di programmi, per cui questi sistemi sono adatti alle linee di produzione con più tipi di prodotti.

Le quattro telecamere del sistema di visione per guida robot 3D CV-X480D acquisiscono ogni target da diverse angolazioni, eliminando i punti ciechi e creando un’immagine 3D incredibilmente stabile. Inoltre, il sensore CMOS ad alta precisione integrato, il processore ad alta velocità e il proiettore LED appositamente progettato consentono un rilevamento di target ad alta precisione.

Il motore fisico dedicato del sistema di visione per bin picking CV-X480D è in grado di riprodurre una simulazione realistica di un accumulo di target su un PC, senza la necessità di preparare pezzi o contenitori reali. La simulazione su PC è una riproduzione ad alta precisione del sito di lavoro, che permette di ridurre il problema di predisporre l’apparecchiatura effettiva.

Il sistema di visione per guida robot 3D CV-X480D è dotato di uno strumento di pianificazione dei percorsi e un simulatore di prelievo integrati, da utilizzare per effettuare simulazioni su un PC. Una volta integrato il layout dell’ambiente nello strumento di pianificazione dei percorsi, il percorso ottimale, in cui vengono evitati tutti gli ostacoli, può essere calcolato automaticamente. Un vantaggio di questo strumento è la possibilità di ricostruire il layout all'interno del software, posizionando il robot, il cassone e gli ostacoli. Inoltre, le operazioni di apprendimento, come le posizioni di presa del target, sono effettuate semplicemente usando il mouse. Non sono necessarie conoscenze specialistiche per poter completare la configurazione.