Teollisuusautomaatio vaatii tarkkaa silmää, johon yksi ratkaisu ovat valon kulkuaikaan perustuvaa 3D-teknologiaa (3D ToF) käyttävät kamerat. SICK on useiden osastojen yhteishankkeessa osoittanut ajoittaneensa toimintansa täydellisesti tuomalla samanaikaisesti markkinoille kaksi tätä teknologiaa käyttävää edistyksellistä järjestelmää.
Keskitytään olennaiseen: valon kulkuaikaan perustuvat 3D-konenäkökamerat
11.6.2024
Tässä kuvaus toimintamallista, joka edustaa teollisuus 4.0 -konseptia. Kaksitoista pakettia on asianmukaisesti lavalla: tarkistettu. Kaksitoista pakettia on asianmukaisesti lavalla: tarkistettu. Kaksitoista pakettia on asianmukaisesti lavalla: tarkistettu. Poiminta sujuu kellon tarkkuudella. Kuulostaa SICKin sinisen kameran osaamisalueelta. Samaan aikaan mobiilirobotti hakee lisää lavoja ja työntekijä tulee hieman liian lähelle robotin liikkuessa tehtaan lattialla, jolloin robotti hidastaa välittömästi. Tämä on selvästi keltaisten kameran alaa.
Siniset laitteet edustavat Visionary-T Mini-tuotelinjan korkeimpia automaatiostandardeja. Kyseessä on ensimmäinen tuoteperhe, jonka suhteen SICK on tehnyt yhteistyötä Microsoftin kanssa 3D ToF -teknologian osalta. Keltaiset laitteet puolestaan edustavat safeVisionary2-linjan korkeimpia turvallisuusstandardeja, ja ne ovat ensi vilkaisulla lähes identtisiä Mini-laitteiden kanssa (väriä lukuunottamatta), mutta ne maailman ensimmäisiä 3D ToF -kameroita, joka ovat saaneet ISO 13849 -standardin mukaisen suorituskykytason c sertifioinnin. Molemmat kamerat ovat 3D snapshot-kameroita, joita käytetään eri teollisuudenaloilla ympäri maailmaa.
Yksi painopiste on ohjelmoitavuudessa, toinen turvallisuudessa
"Sinisestä kamerastamme tekee erityisen sen kompaktin koon, vankan rakenteen ja poikkeuksellisen laadukkaan datan lisäksi ohjelmoitavuus. Reunalaskenta mahdollistaa sovellusten ohjelmoinnin suoraan anturiin. Asiakas voi siis valita anturiinsa haluamansa ohjelmiston. Kameran lisäksi laitteessa on laskentakapasiteettia, joka tekee siitä monipuolisen", sanoo Anatoly Sherman, 3D Snapshotin tuotehallinnan ja sovellussuunnittelun johtaja.
Teollinen 3D-kuvankäsittely
Teollinen 3D-kuvankäsittely ei ole koskaan ollut näin yksinkertaista
Turvallinen 3D-ympäristötietojen kerääminen avaa uusia ulottuvuuksia
Keltaisen safeVisionary2-kameran tärkein ominaisuus on tuotteen nimen mukaisesti turvallisuus. Useimmiten se tarkoittaa liikkuvien robottien törmäysten estämistä, 3D-suojakentän luomista yhteistyöroboteille tai huoltorobotin putoamisen estämistä. "Keltaiset kameramme on sertifioitu tällaiseen työhön, tässä tapauksessa TÜV:n toimesta. Koska safeVisionary2 on turvallisuustuote, kamera sisältää myös integroidun ohjelmiston, joka on siihen valmiiksi asennettuna. Käyttäjän tarvitsee vain säätää muutamia integrointiin ja sovellukseen liittyviä parametreja, minkä jälkeen kamera voidaan ottaa heti käyttöön", kuvailee Torsten Rapp, Autonomous Safety -liiketoimintayksikön päällikkö näiden kahden kamera-anturin erilaisia sovellusmahdollisuuksia.
Teknologian lisäksi näistä kameroista tekee erityisiä ennennäkemätön yhteistyö useiden osastojen välillä niiden kehitystyön aikana. "Asiakkaamme arvioivat jatkuvasti tuottavuuttaan ja haluavat kohtuuhintaisia ratkaisuja, joista on mahdollisimman paljon hyötyä ja jotka mahdollistavat yhä nopeammat läpimenoajat", Sherman sanoo. "Nyt on erinomainen hetki tehostaa sisäistä yhteistyötämme ja kehittää ensimmäistä kertaa erittäin mukautuva ohjelmoitava "sininen" kamera ja turvallisuuspainotteinen "keltainen" kamera samassa projektissa heti alusta alkaen." Sininen tiimi toi monivuotiseen kehitystyöhön 3D-osaamista ja keltainen tiimi puolestaan turvallisuuspuolen ammattitaitoa.
Uusi lähestymistapa edellytti uutta tapaa ajatella
Kun edessä oli tällainen tehtävä, kaikkien asianosaisten oli muutettava ajattelutapaansa. Sinisen automaatioanturin kehittämistyön vapautta rajasivat myös turvallisuusversion kehitysprosessin rajoitukset. "Meidän kaikkien täytyi toisinaan ponnistella pitääksemme lähestymistapamme mahdollisimman asiakaskeskeisenä, mutta lopputulos oli sen arvoinen", Rapp sanoo. Uusi lähestymistapa nimittäin mahdollisti kahden tuotteen lanseeraamisen suhteellisen nopeasti peräkkäin, ja molemmilla oli heti suuri kysyntä.
Tiimin jäsenille hanke on malliesimerkki siitä, miten SICK voisi jatkossa kehittää antureitaan. Tulevaisuudesta puheen ollen, teollisuudessa ollaan siirtymässä automaatiosta kohti autonomiaa ja koneiden ja antureiden täydellistä yhteenliitettävyyttä osana mukautuvaa tuotantoa.
Tavoitteena on, että kaikki tuotantotiedot arvioidaan reaaliaikaisesti älykkäiden algoritmien avulla ja että prosesseja voidaan säätää jatkuvasti. Tällä tavoitellaan täysin digitalisoituja ja toisiinsa kytkettyjä tuotantoympäristöjä. "Reaaliaikaisesti toimivat näköjärjestelmämme ovat hyvä väline tähän", Rapp sanoo. Kamerat toimivat silmien tavoin, ja tuottavat juuri sellaista laadukasta 3D-dataa, jota tarvitaan optimoituun autonomiseen päätöksentekoon. "Ymmärrämme kaikki, että ilman hyvää näkökykyä on vaikea toimia", Sherman lisää.
Valon kulkuaikaan perustuva 3D-teknologia: tarkat 3D-tiedot reaaliaikaisesti
Valon kulkuaikaan perustuvalla 3D-teknologialla (3D ToF) tarkoitetaan menetelmää, jossa mitataan aikaa, joka valosignaalilta kuluu kameran ja kohteen välillä. Kun saapumisaika tai heijastuneen valon vaihesiirtymä tunnetaan, voidaan määrittää etäisyys kohteeseen. Esimerkiksi SICKin Visionary-T Mini tuottaa yli 6,5 miljoonaa 3D-etäisyystietopistettä sekunnissa erittäin vakaalla alustalla. Tällä menetelmällä, joka tunnetaan myös 3D-snapshot-tekniikkana, voidaan valon kulkuajan mittauksen avulla saada kolmiulotteinen kuva jopa staattisista kohteista ilman, että kamerassa tarvitaan toimilaitteita tai liikkuvia mekaanisia osia.
