Navádění, vedení či řízení dráhy robota, to vše si můžeme představit pod anglickými slovy „robot guidance“. Se stále se zvyšujícími nároky na přesnost a kvalitu výroby, ať už jde o obrábění, svařování nebo třeba jen základní manipulaci s díly, pouhé provádění rutinních pohybů již mnohdy nestačí.
Proto přicházejí na řadu stále sofistikovanější systémy pomáhající robotu automaticky vyhodnotit měnící se vstupní podmínky, jako je pozice či orientace dílů. Aby robot uchopil díl přesně tam, kde má, aby jej správně obrobil, či aby dokázal vysbírat všechny volně rozhozené díly v přepravní bedýnce, potřebuje další smysl, zrak.
Nejsou to ale jen oči, které člověku pomáhají s jistotou uchopit hrnek a bezpečně dopravit k ústům i přesto, že je naplněný po okraj a sebemenší cuknutí způsobí vylití čaje či kávy do klávesnice. Mozek je v tomto neméně důležitý, a právě proto jsou ve světě průmyslové automatizace často používány kamery s integrovanou výpočetní jednotkou, od malých plastových „kukátek“ až po mohutné kamery odolávající těm nejdrsnějším výrobním podmínkám.
Vysypáno na dopravníkový pás
Nejčastěji jsou používány kamerové systémy pro lokalizaci dílů na dopravníkových pásech v takzvaných „belt-picking“ aplikacích. Jejich úkolem je najít díly na páse a poslat robotu informace o jeho pozici, orientaci, ale někdy i další informace. Zvedání není nikdy okamžité a robot tak potřebuje vědět nejen aktuální pozici dílu v době pořízení snímku, ale i kde se bude nacházet o několik milisekund později, až jej bude sbírat za pomocí přísavky, kleští či magnetu. Typickým příkladem je kamerový systém PLOC2D of firmy Sick, který obsahuje jak snímací (kamerovou) část, tak i vyhodnocovací jednotku. To vše v kompaktním, ale odolném balení, aby systém odolával i náročným podmínkám a zároveň jeho instalace byla co nejjednodušší.
Kamera se umisťuje nad dopravníkový pás a pomocí kalibračního obrazce se v pár krocích synchronizuje souřadnicový systém kamery a robotu. Poté stačí naučit tvar dílu, který je potřeba vybírat a systém se o vše postará. Snadné? Ano je, ale jak už to v reálném světě bývá, potýkat se můžete třeba s nedostatečným kontrastem dílů a dopravníku, odlesky od povrchu dílů, které přinejmenším zhoršují přesnost detekce pozice a další.
Když dva rozměry nestačí
Někdy díly nejedou rozprostřené na dopravníkovém páse, ale jsou volně naskládané třeba v bedýnce. Systém založený na 2D kameře by ještě pravděpodobně zvládl lokalizovat snadno rozlišitelné předměty umístěné v několika patrech, proložené materiálem, který se barevně velmi liší od dílů samotných. Co když ale díly někdo do bedýnky prostě jen tak nasypal?
Zde již přichází na řadu 3D řešení, kterých je na trhu opět několik, lišících se nejen vlastnostmi jako maximální zorné pole, kvalita obrazu a podobně, ale především tím, jak 3D obraz vzniká. Zatímco triangulační 3D kamera promítá na výrobek liniový laserový paprsek a kamerou umístěnou pod určitým úhlem snímá jeden profil za druhým, systémy založené na stereovizi získávají 3D obraz z dvou kamer podobně, jako lidský mozek skládá prostorový obraz ze dvou očí. V jiných případech je na výrobek projektován speciální obrazec, či několik obrazců a chytrý algoritmus následně rekonstruuje 3D obraz dle deformací projektovaného obrazce na našem díle.
Pojďme se ale po krátké odbočce vrátit k robotickému vychystávání. Jako příklad výborně poslouží systém PLB, jehož zkratka neznamená nic jiného než Part Location in Bins, tedy lokalizace dílů v koších. Systém se skládá z kamery nebo kamerového systému, výpočetní jednotky a softwaru, který 3D obraz vyhodnocuje, hledá v něm díly dle zadaného 3D modelu a do jisté míry i přebírá kontrolu nad robotem a gripperem v té části procesu, kdy je díl odebírán z bedýnky. Kromě precizní lokalizace a vybírání dílů ještě systém hlídá, aby robot nenaboural do přepravky či do dalších dílů nebo aby díl chytil za správnou část a nemohlo například dojít k poškození citlivé části.
To nejlepší z obou světů?
Kromě těchto řešení ještě existují systémy kombinující 2D i 3D technologii. Zde je nutno dodat, že takový kamerový systém nezískává plnohodnotný 3D obraz, ale pouze chytře řeší nedostatky 2D systémů a pomocí projektovaného laserového kříže vyhodnocuje i vzdálenost a rotaci zkoumaného dílu. Typickou aplikací je vybírání dílů z přepravních palet, takzvaných „racků“ odkud i plyne název systému PLR, kde písmeno R znamená právě „Rack“.
S těmito systémy se můžeme nejčastěji setkat v automobilovém průmyslu, kde robot odebírá plechové výlisky z transportních palet. Právě různé výrobní tolerance a vůle v uložení dílů znemožňují automatizované odebírání bez dodatečné navigace manipulátoru.
S výběrem vhodného kamerového systému vám poradíme
Je zřejmé, že každá aplikace či projekt si žádá jiný typ systému. Složitosti systému pak odpovídá i cena. Zatímco ty nejlevnější, které v podstatě jen říkají odchylku hledaného tvaru od ideální pozice, pořídíte již za desítky tisíc. Složité systémy na vybírání volně ložených dílů v bedýnkách vás pak mohou překvapit cenovkou v řádu několika set tisíc. Proto je vždy vhodné poradit se s lokálním distributorem a případně se domluvit na testování konkrétní aplikace pokud tuto službu váš dodavatel nabízí. Vzhledem k tomu, že do hry vstupuje obrovské množství faktorů, které ovlivňují výslednou spolehlivost řešení, je vhodné konkrétní zařízení vždy prvně otestovat v podmínkách, které se co nejvíce blíží finálnímu výrobnímu procesu.
Máte nějaké dotazy nebo potřebujete individuální poradenství? Kontaktujte nás.
SICK spol. s r.o.
Ukrajinská 2a, 101 00 Praha 10
Tel. +420 234 719 500
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.sick.cz
