Depaletyzowanie: dzięki technologii zdjęć 3D roboty widzą po prostu więcej

Więcej autonomii w miejscu dostaw towarów. Aby sprostać nowym wyzwaniom w branży, producenci samochodów muszą jeszcze bardziej intensywnie inwestować w modernizację swoich procesów produkcyjnych. Dzięki zastosowaniu czujnika wizyjnego 3D Visionary-T firmy SICK we współpracy z inteligentnymi algorytmami Neadvance duży producent samochodów w Czechach zwiększył nakłady inwestycyjne na struktury logistyczne, zapewniając tym samym przyszłościowe perspektywy swoich punktów dostaw towarów. Obydwa przedsiębiorstwa realizują wspólnymi siłami kolejny krok na drodze do automatyzacji dostaw towarów, optymalizując w ten sposób efektywność procesów klienta.

Dostawa towarów jako część kompletnego systemu

Centralny element tego rozwiązania stanowi robot, który jest wyposażony w czujnik wizyjny 3D Visionary-T. Zadanie robota polega na tym, aby zabrać z palety dostarczony towar i przekazać go na taśmę przenośnika, który z kolei stanowi połączenie z magazynem logistyki wewnętrznej. Śruby, lusterka, element armatury: przed wprowadzeniem automatycznego systemu odbioru towarów, po rozładowaniu samochodu ciężarowego elementy były zabierane ręcznie z palety i przekazywane na drogę do produkcji samochodów. Dzisiaj u producenta OEM stosowane jest rozwiązanie logistyczne, które kompleksowo łączy ze sobą dostawę towarów, magazyn wysokiego składowania oraz produkcję.

Wystarczyło w tym celu zapewnić robotowi depaletyzującemu tyle autonomii, aby mógł on samodzielnie i wciąż na nowo rozpoznawać pozycję poszczególnych paczek na dostarczonej palecie w przypadku każdej jednostki opakowaniowej, a tym samym niezawodnie je chwytać. To ambitne zadanie zostało rozwiązane dzięki czujnikowi wizyjnemu 3D firmy SICK: kamera do strumieniowego przesyłania obrazu Visionary-T CX dostarcza sterownikowi robota trójwymiarowe obrazy dzięki technologii zdjęć 3D.

Pomiar time-of-flight w celu określenia kształtu i odległości

Do wykonania tych trójwymiarowych zdjęć urządzenie używa technologii 3D time-of-flight. Technologia ta wykorzystuje zasadę pomiaru time-of-flight, czyli:  zintegrowane źródło światła wysyła światło, które następnie odbija się od powierzchni obiektu z powrotem do kamery. Niewielkie różnice czasowe do momentu powrotu wysłanej wiązki światła służą do obliczania odległości od odbijającej powierzchni. Za pomocą specjalnych algorytmów zgromadzone dane są następnie przekształcane na prezentację trójwymiarową. Dzięki wysokiej liczbie klatek na sekundę w kamerze proces może odbywać się nawet 50 razy na sekundę. Ze względu na wydajne, zintegrowane, aktywne oświetlenie otoczenia kamera może być stosowana nawet w warunkach całkowitej ciemności i rozpoznaje ona również obiekty o bardzo niskich właściwościach odbijania światła.

W systemie dostaw towarów producenta OEM czujnik Visionary-T CX jest umieszczony na ramieniu robota, dzięki czemu wszystkie ruchy są wykonywane pod jego czujnym okiem. Dlatego też kamera do strumieniowego przesyłania obrazu może podążać bezpośrednio za dynamicznymi przyspieszeniami, ruchami nawrotnymi oraz wibracjami robota i dostarczać konkretnych informacji. Technologia zdjęć 3D była w przypadku tego zastosowania nadzwyczaj ważna dla firmy Neadvance, ponieważ jest ona w stanie rejestrować informacje na temat głębi oraz intensywności każdego pojedynczego piksela danego zdjęcia. A ponieważ czujnik Visionary-T nie wymaga ruchomych elementów w celu zbierania informacji o głębi, kamera jest ponadto bardzo odporna na zewnętrzne wibracje i uderzenia. Cecha ta jest istotna zwłaszcza wtedy, gdy – jak w przypadku typowej dostawy towarów – automatyczne odbieranie dostarczonych towarów musi odbywać się szybko.

Podczas działania Visionary-T CX dostarcza następnie wspomnianej już chmury punktów 3D, które są wykorzystywane za pomocą stworzonych przez firmę Neadvance algorytmów – bazujących na analizie kształtów 3D – do określania położenia skrzynek i kartonów. Następnie zaś robot wykonuje przy użyciu specjalnego urządzenia chwytakowego ruch do punktów powiązanych ze współrzędnymi, podejmuje niezawodnie towar i układa go na taśmie przenośnika. W celu chwycenia następnej skrzynki proces rozpoczyna się od nowa. Robot przejeżdża nad paletą, czujnik Visionary-T CX wykonuje niezbędne zdjęcia i dostarcza dane 3D, które moduł sterujący przetwarza następnie na kolejne współrzędne docelowe.

Wspólne projektowanie zapewnia sukces

Przed wdrożeniem skutecznego rozwiązania firmy SICK podejmowane były już pierwsze własne próby producenta OEM w zakresie działającej autonomicznie stacji robota w miejscu dostaw towarów. Próby te bazowały jednakże w większej części na wykorzystaniu danych 2D i nie przyniosły spodziewanych efektów. Przejście na technologię zdjęć 3D firmy SICK oraz ścisła współpraca z  Neadvance w trakcie procesu projektowania doprowadziły natomiast do prawdziwego przełomu technologicznego. Istotny cel współpracy polega na tym, aby zapewnić w miarę możliwości płynny oraz stabilny przebieg procesów – jest to aspekt szczególnie ważny wtedy, gdy trudne w transporcie towary wymagają skomplikowanych procesów chwytania przez robota. Dlatego też zespół projektowy koncentruje się podczas prac na tym, aby przede wszystkim nadal doprecyzowywać złożone procesy chwytania. Dane 3D oraz odpowiednie chmury punktów zapewniają bardzo dobre możliwości dokładniejszego rejestrowania oraz dostosowywania projektu jeszcze w trakcie jego trwania. Ze względu na czynniki wpływu, których zakres oddziaływania może ujawnić się dopiero podczas uruchamiania na miejscu, elastyczność ta stanowiła kolejny wymóg projektowy.

Więcej autonomii dla robota

Nowe rozwiązanie działa na tyle niezawodnie, precyzyjnie i efektywnie, że producent OEM planuje jego zastosowanie również w innych zakładach. Również generalny wykonawca oraz integrator systemów, którym powierzono realizację projektu, byli pod takim wrażeniem technologii zdjęć 3D oraz zasady działania czujników Visionary-T CX, że postanowili zastosować to rozwiązanie standardowo w procesach depaletyzacji.

Pozostałe teksty:

Zautomatyzowane przyjmowanie towarów za pomocą oprogramowania pośredniczącego i integracji pionowej

Najlepsze metody wykorzystania czujników wizyjnych 2D do paletyzacji

Doskonała interakcja w ramach systemów wizyjnych wykorzystujących roboty