Unchained Robotics – Třídění s dokonalou přesností
3D senzor jako srdce řešení výběru a umístění
Vánoční čas je časem kalendářů. S blížícím se přelomem roku vrcholí produkce personalizovaných kalendářů. Individuálně navržené kalendáře jsou ceněny jako celoroční připomínka šťastných chvil. Start-up Unchained Robotics prostřednictvím svého řešení výběru a umístění (Pick & Place) v tiskárně pomáhá co nejrychleji doručit kalendáře zákazníkům. Hlavní prvky: kolaborativní robot a 3D senzor od ifm electronic.
Průmyslová oblast na okraji města Paderborn ve Východním Vestfálsku: toto je místo, kde se vyrábí velké množství kalendářů. Až 100 výtisků pro firemní zákazníky nebo jednotlivé výtisky pro soukromé osoby, které si vytvoří vlastní osobní kalendář online: široká škála kalendářů v různých formátech od DIN A5 po DIN A3 prochází robotickou instalací Pick & Place od Unchained Robotics.
Laserový skener zde automaticky detekuje čárový kód před tím, než spolupracující robot vybere kalendář z dopravního pásu a umístí ho na přepravní paletu nebo do poštovní krabice – a úhledně kalendáře seřadí podle velikosti.
Ideální kombinace: 3D senzor a technická podpora ifm
Srdcem robota je 3D senzor od společnosti ifm, model O3D. Princip fungování senzoru O3D je založen na principu doby letu. 3D senzor detekuje prostřednictvím 23 000 pixelů uspořádaných do matice čas, který potřebuje vyzařované světlo k opětovnému dosažení senzoru jako odraz na zachycení. Na základě těchto dat senzor O3D přesně vypočítá prostorové rozměry objektů a scén.
"V našem rozhodování hrál tento aspekt důležitou roli," říká Mladen Milicevic, jeden ze zakladatelů společnosti Unchained Robotics. "Žádné další vybavení ani zastavování procesu není třeba, protože senzor přesně detekuje výšku, základní tvar, úhel a posunutí každého balíčku. To znamená, že balíčky lze umístit na dopravníkový pás, aniž by bylo třeba sledovat konkrétní uspořádání nebo orientaci. Tím se snižuje zátěž zaměstnanců a zrychluje manuální proces," vysvětluje Milicevic.
Snadná integrace do existujícího softwaru
"Pro O3D a pro ifm jsme se rozhodli zejména kvůli snadné integraci do našeho interně vyvinutého softwaru," pokračuje Milicevic. "A pokud jsme měli otázky, technická podpora společnosti ifm nám vždy rychle a kompetentně vyšla vstříc."
Na základě dat může software od společnosti Unchained Robotics přesně vypočítat, kam má robot umístit své přísavky na obal, se kterým má manipulovat. Tím zajistí, že kalendář bude vždy zvedat v rovnováze a v optimální orientaci.
Přesnost předchází kolizím
Pro uchycení a uložení prováděné robotem je nepostradatelná vysoká přesnost získaná 3D senzorem. "Zejména pokud jsou kalendáře umísťovány do poštovních krabic, je místa velmi málo. Robot se tak musí pohybovat s velkou přesností a v rámci malých hodnot tolerance, aby nedošlo ke kolizi jeho ramene nebo kalendáře s kovovými stěnami.
Obrázek 1: Na základě dat přenesených senzorem vypočítá software pohyby ramene robota, aby zajistil přesné umístění balíčku v místě jeho uložení. Obrázek 2: Abychom zabránili kolizím, jsou na malém prostoru nutná přesná data a přesný výpočet.
Podle formátu umístí robot na místo uložení až 12 kalendářů ve vzoru 3x4. Díky přesnému umístění je výška stohu až 70 centimetrů možná i na otevřených paletách. "Pokud jde o výběr místa uložení, ve vzoru hraje důležitou roli také spolehlivá a přesná detekce výšky" vysvětluje Milicevic. "Robot umísťuje balíčky podle speciálního výškového algoritmu s přihlédnutím k jednotlivým výškám balíčků. Balíčky jsou tříděny tak, aby byl nejvyšší bod od robota vždy co nejdále. Kromě toho vytvářejí zabalené kalendáře při dosažení maximální výšky stohu prakticky homogenní a rovný povrch."
Senzor pomocí 23 000 pixelů přesně detekuje polohu a výšku obalu.
Jádrem řešení je vždy kamera a software
S frekvencí osmi sekund zvládá řešení od tohoto start-upu také vysoké požadavky, které jsou na něj kladeny v době před Vánocemi, kdy tiskárnu opouští až 6 000 kalendářů denně. Balíčky mohou vážit až osm kilogramů. "To je v mezích technických možností kolaborativního robotického ramene," vysvětluje Milicevic. "Pokud bychom měli přemísťovat větší váhy nebo by bylo třeba rychlejší frekvence, použili bychom průmyslového robota s vyšším výkonem. To ale není žádný problém, protože v našem řešení hraje robot jen podružnou roli. Jádrem našeho univerzálního řešení je kombinace kamery a softwaru, díky čemuž systém není použitelný nutně pouze pro kalendáře: Je proto vhodný pro jakýkoli proces s funkcí uchopení a uložení, při kterém se produkty umísťují na palety nebo se z nich vyzvedávají."
Další výhoda výkonné kombinace senzoru a softwaru: Protože kromě ramene robota nejsou vyžadovány žádné další součásti systému, náklady na implementaci jsou minimální.
Tímto řešením, které se skládá z robotického ramene, 3D senzoru od společnosti ifm electronic a softwaru Unchained Robotics, lze obsloužit až 6 000 balíčků denně. V závislosti na požadavcích zákazníka, např. k dosažení vyšších frekvencí nebo k přesunu těžších břemen lze však použít i jiné varianty robota.
Závěr
Ústředním prvkem pro řešení výběru a umístění (Pick & Place) od Unchained Robotics je senzor O3D. Díky přesné detekci balíků v jejich třech možných rozměrech poskytuje 3D senzor spolehlivé informace softwaru, který manipuluje ramenem robota. I v dobách nejrušnějšího provozu tiskárny jsou tak kalendáře spolehlivě umístěny na správném místě – a dostanou se k zákazníkům včas.
