Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Stavba robotické balicí linky s využitím LabVIEW a hardwaru pro vizuální inspekci

Úkolem projektu bylo zjistit pozici a orientaci štětečků k nanášení kosmetického pudru při jejich umístění do balení a zároveň zkontrolovat jejich kvalitu. Bylo třeba naprogramovat robotický systém, který využívá zásobník s osmi pozicemi, aby robot uměl uchopit štěteček a umístit jej do pouzdra s pudrem. Při řešení byly použity dva roboty Denso SCARA HSS-45552 se systémem strojového vidění, který obsahuje desky pro sběr obrazových dat od firmy National Instruments (NI). Řízení robotů bylo do programovacího prostředí LabVIEW integrováno pomocí knihovny ImagingLab Robotics Library for Denso. Celá robotická stanice byla naprogramována v prostředí LabVIEW s využitím NI Vision Development Module.

 
Společnost ImagingLab, člen programu NI Silver Alliance Partner, je společnost, která pomáhá integrátorům systémů, konstruktérům strojů a uživatelům při využívání techniky pro strojové vidění a robotiku. Svým zákazníkům dokáže poradit, jak minimalizovat investice a zjednodušit osvojení si nové techniky. Její znalosti z akademického prostředí, bohaté zkušenosti s integrací systémů, znalost nástrojů pro zpracování obrazu a softwaru od NI a neustálá snaha držet krok s rychle se vyvíjejícím oborem strojového vidění jsou faktory, které se podílejí na více než dvaceti letech úspěšného působení na celosvětovém trhu se systémy strojového vidění.
 
Díky dlouhodobé spolupráci se společností Vetraco, zkušeným dodavatelem v oblasti výroby kompletačních a balicích linek pro kosmetiku, se společnost ImagingLab stala jejím upřednostňovaným partnerem pro techniku související se strojovým viděním a robotikou.
 

Vývoj flexibilního balicího stroje

U balicí linky pro pouzdra s kosmetickým pudrem, kterou navrhovala společnost Vetraco, bylo třeba přesně umístit štěteček na pudr do držáku (80 × 20 mm), s nímž byl štěteček následně přesunut do pouzdra s pudrem. Pouzdra jsou umístěna v zásobníku s osmi pozicemi. Rychlost balení je 80 kusů za minutu. Bylo požadováno, aby byl systém flexibilní a pro operátory linky snadno ovladatelný, protože různé šarže mohou obsahovat různé štětečky a různé tvary pouzder.
 
Aby balicí linka dosáhla rychlosti osmdesáti kusů za minutu, používá dvě shodné robotické stanice. Štětečky jsou nabírány do programovatelného podavače (Anyfeeder SX-240 od firmy FlexFactory), který je třesením rozděluje pro jejich snadnější zachytávání. Řídicí systém podavače Anyfeeder komunikuje s robotickou stanicí prostřednictvím knihovny v LabVIEW.
 
Systém strojového vidění obsahuje desku pro sběr obrazu od NI, CCD kameru s rozlišením 1 400 × 1 000 obrazových bodů a infračervený osvětlovač, vyrobený na zakázku společností ImagingLab. Systém snímá obraz štětečků, zjišťuje jejich pozice a předává souřadnice robotu. Nejsou-li k dispozici žádné objekty k odebrání, stroj zatřese podavačem Anyfeeder tak, aby se další štětečky přesunuly do prostoru pod kamerou. Stroj volí jeden ze čtyř režimů otřesů – vibrace směrem dopředu nebo dozadu, neutrální vibrace a přesun objektů pod kameru. Režimy jsou aktivovány na základě informací od kamerového systému.
 
Zásobník na osm pouzder je umístěn před robotem na pevně dané pozici. Štětečky v podavači mohou mít různou orientaci. Její přesné určení je úkolem pro kamerový systém, protože každý štěteček musí být do svého pouzdra umístěn správně orientovaný. Kromě toho je třeba vyřadit defektní štětečky. Robot má manipulátory pro čtyři štětečky, takže kamerový systém musí v každém cyklu určit pozici právě čtyř štětečků. Po naplnění zásobníku je před robot přesunut prázdný zásobník. Robotická stanice pracuje nepřetržitě.
 
Kamerový systém navádí robot a umožňuje kontrolu kvality sledovaných objektů, neboť dokáže měřit rozměry a kontrolovat úplnost. Pomocí knihovny ImagingLab Robotics Library for Denso (obr. 2) byla vytvořena aplikace s těsnou vazbou mezi strojovým viděním a robotikou. Výsledkem je to, že uživatel může kalibrovat kamerovou i robotickou část v jedné operaci.
 

Programování, prototypy a testování robotických aplikací pro průmysl v LabVIEW

Díky využití programovacího prostředí LabVIEW bylo možné ve velmi krátké době vytvořit prototyp robotické linky, naprogramovat jej a otestovat. Další velkou výhodou, kterou prostředí LabVIEW poskytlo, byla možnost navrhnout a podle potřeby upravit grafické uživatelské rozhraní.
 
Stejný program v LabVIEW může pracovat na různých zařízeních, od osobních počítačů až po inteligentní kamery, což dává konstruktérům velkou volnost při výběru hardwaru. Je také možné opakovaně používat části hardwaru a vybavení z minulých projektů. Kromě toho standardy NI umožňují rychlou integraci produktů, což snižuje náklady a zkracuje dobu potřebnou k vývoji aplikací.
 
Ignazio Piacentini,
Cristiano Buttinoni, ImagingLab
 
 
Obr. 1. Pohled na balicí linku se dvěma robotickými stanicemi
Obr. 2. Robot Denso a knihovna ImagingLab Robotics Library for Denso