Dáváme robotům oči

Roboty provádějí stále složitější úkoly. Mnohdy k tomu využívají systémy strojového vidění. Mezi často řešené úlohy patří vybírání náhodně orientovaných předmětů ze zásobní bedny – bin picking.

Přes veškerou automatizaci se najdou situace, kdy je daleko levnější naložit krabice nebo přepravky materiálem zcela nahodile než investovat čas a pracovní sílu do jejich uspořádaného nakládání. Nahodilé nakládání materiálu však pouze posouvá problém z jedné strany výrobní linky na druhou. Neuspořádaně naložené předměty je třeba vyložit a odeslat je do dalšího výrobního uzlu ke zpracování. To vyžaduje buď drahou pracovní sílu, nebo singulátory, jako jsou např. vibrační zásobníky. Pro robot je totiž úkol vybírat náhodně orientované předměty z bedny poměrně obtížný.

Je to úkol sice obtížný, ale ne neřešitelný. Společnost Blumenbecker vy­užívá metodu bin picking (česky „výběr z bedny“), při níž robot spolupracuje s 3D průmyslovou kamerou. Rameno robotu vybírá nahodile navršené díly z bedny a podle předem stanoveného algoritmu je nyní již orientovaně předává k dalšímu zpracování. Díly přitom mohou mít i dost komplikovaný tvar a velikost. Takto lze řešit např. vybírání polotovarů jednoho po druhém z bedny a jejich následné přesné zakládání do obráběcího centra. Přesnost detekce součástky je ±2 mm, ale záleží na velikosti bedny, ve které se součástky nacházejí. Doba jednoho cyklu, což znamená vybrat díl z bedny a přenést ho do jiného procesu, zabere přibližně 8 až 25 sekund. Záleží na náročnosti celé operace a vzdálenosti manipulace.

Vlastní softwarové řešení pro bin picking

Společnost Blumenbecker je průkopníkem ve vývoji snímacích systémů pro průmyslové roboty a návrhu speciálních uchopovacích nástrojů. Její tým odborníků využívá nejmodernější dostupnou techniku pro strojové vidění a od konkurence se odlišuje hlavně tím, že k průmyslovým kamerám nevyužívá jen standardně dodávané knihovny a software. Blumenbecker využívá vlastní softwarové řešení, díky němuž jakémukoliv zákazníkovi připraví řešení přesně na míru a jeho výroba se tím dostane na vyšší úroveň automatizace.

Další aplikace

Softwarové aplikace od společnosti Blumenbecker ve spolupráci s moderní kamerovou technikou dokážou měřit specifické rozměry výrobku, kontrolovat jejich tolerance, kontrolovat montáž výrobků (např. kontrola správné polohy všech částí sestavy), identifikovat výrobky (čtení čárového kódu a 2D kódu), identifikovat typ produktu (na základě tvarů, velikosti a dalších vlastností), třídit výrobky (např. třídění balených čokolád podle barvy apod.), navigovat robot (určení polohy výrobku na dopravním pásu a použití jeho souřadnic pro paletizaci nebo depaletizaci) a vykonávat další činnosti. Senzory a průmyslové kamery se často používají pro kontrolu kvality. Zajišťují vysokou kvalitu produktů, posilují důvěru zákazníků a snižují počet reklamací.

Testovací pracoviště

Společnost Blumenbecker stále posouvá hranice svých schopností: mimo projekty určené pro zákazníky zdokonaluje své vlastní výrobní postupy, aby její technologická zařízení a výrobní linky byly dostupnější a efektivnější. Ve spolupráci s VUT v Brně a ČVUT v Praze firma uspěla v projektu inovativního využití principů digitální továrny při integraci průmyslových robotů do výrobních linek. V rámci projektu zřídila testovací pracoviště, jehož cílem je ověřit principy průmyslu 4.0 v praxi. Projekt přímo řeší virtuální uvedení do provozu robotického pracoviště na základě principů digitální továrny a dovolil firmě zkrátit čas od objednávky po dodání zařízení v řádu dnů až týdnů. Projekt oceněný Svazem průmyslu a dopravy za inovativní přístup v oblasti integrace průmyslových robotů realizoval funkční testovací robotickou platformu, ke které existuje i tzv. digitální dvojče. Na testovacím pracovišti se ověřila koncepce virtuálního zprovoznění robotické linky, která prokázala jeho smysluplnost s ohledem na úsporu času při uvádění do provozu či s ohledem na eliminaci dílčích technických rizik.

Při realizaci testovacího pracoviště byly využity výrobní technologie uplatňované v aktuální průmyslové praxi. Důraz byl kladen i na to, aby pracoviště obsahovalo kromě manipulačních operací i další výrobní technologie (např. svařování, lemování, broušení), u kterých se předpokládá ladění provozních parametrů až po uvedení do provozu. Díky testovacímu a předváděcímu pracovišti umí Blumenbecker řešit nové vývojové projekty, testovat nové technologie nebo efektivně školit své zaměstnance a zákazníky. Případní zájemci najdou více informací v článku Vývojové a testovací pracoviště firmy Blumenbecker, který vyšel v časopise Automa v roce 2021 v č. 1 (str. 16 až 18; https://automa.cz/Aton/FileRepository/pdf_articles/13361.pdf), nebo se mohou domluvit na návštěvě v předváděcím centru společnosti Blumenbecker v průmyslovém areálu v Mladé Boleslavi – Bezděčíně v hale H8 (kontakt je v inzerátu na předchozí straně).

(BLUMENBECKER PRAG s. r. o.)

Čtyři základní součásti robotického pracoviště pro bin picking

Vstupem je bedna (paleta, klecová bedna), v níž jsou produkty určené k dalšímu zpracování umístěny zcela neorientovaně.

Druhou součástí je robot – silný a neúnavný pracovník. Výhodou řešení od firmy Blumenbecker je, že není závislé na konkrétním výrobci robotu – může to být robot od firmy Kuka, ABB, Fanuc, Kawasaki nebo jiný.

Třetí součástí je uchopovač. Ten musí zajistit, aby správně a spolehlivě uchopil daný předmět a přitom nepoškodil jeho povrch.

Čtvrtou součástí je kamera se systémem zpracování obrazu. Úkolem kamerového systému je lokalizovat daný předmět a navigovat robot, aby předmět uchopil a co nejrychleji a bez kolizí jej přemístil na požadované místo. Společnost Blumenbecker upřednostňuje kamery SICK Ranger. Inteligenci kamerovému systému dává speciální software pro bin picking.

Obr. 1. Bin picking – vybírání náhodně orientovaných výrobků z bedny, je častá úloha vyžadující souhru robotu a systému strojového vidění