Alle productiebedrijven staan voor dezelfde uitdaging: hoe kunnen ze kosteneffectieve en efficiënte productie behouden of zelfs uitbreiden met hetzelfde aantal werknemers? Personeelstekorten zijn de norm geworden in alle sectoren. Daarom willen bedrijven steeds meer productiestappen automatiseren, vooral fysiek veeleisende of monotone taken waarvoor steeds minder werknemers te vinden zijn.
Gelukkig blijft de vooruitgang in robotica, AI en grijpsystemen nieuwe, kosteneffectieve toepassingen voor automatiseringsoplossingen mogelijk maken. In het verleden hadden bedrijven meestal voldoende geschoold personeel om automatiseringssystemen te installeren en te bedienen. Daardoor kregen de systemen steeds meer functies, maar werden ze ook moeilijker te bedienen. Vandaag de dag stelt dit vooral kleine en middelgrote bedrijven voor problemen. Ze worstelen met personeelstekorten die hen verhinderen om hun productie te automatiseren en zo toekomstbestendig te maken. Bedrijven staan vooral voor een grote uitdaging op het gebied van de hantering van onderdelen door robots. Wanneer een camerasysteem nodig is om een nauwkeurige positionering te verkrijgen voor het grijpen van componenten, lopen veel bedrijven tegen beperkingen aan en moeten ze voor de automatisering vertrouwen op externe dienstverleners, waardoor ze afhankelijk van hen worden.
Daarom introduceerde SCHUNK de 2D-grijpkit, een toepassingskit die een snelle, kosteneffectieve en eenvoudige automatisering mogelijk maakt dankzij de door SCHUNK in Duitsland ontwikkelde AI. De kit bestaat uit een camera met lens, een industriële pc, SCHUNK AI-software en de nodige kabels. Alle componenten zijn op elkaar afgestemd en kunnen dankzij een open TCP/IP-interface worden gecombineerd met elke robot of zelfs met een overkoepelende besturing (zoals een Siemens PLC). Hiermee kunnen verschillende onderdelen die willekeurig op een vlak zijn gerangschikt, worden gehanteerd en gesorteerd. Eindelijk een oplossing voor het soort taken dat complex was om te automatiseren, maar monotoon en onaantrekkelijk voor menselijke werknemers.
Wanneer bijvoorbeeld gedraaide onderdelen uit een machine komen in een loonproductiebedrijf, vallen ze meestal in een doos. Een medewerker sorteert ze vervolgens met de hand en plaatst ze in bakken op de juiste positie, zodat de volgende verwerkingsstappen gemakkelijker kunnen worden geautomatiseerd. Tijdens dit proces kunnen onderdelen echter gemakkelijk beschadigd raken of door elkaar raken. Wanneer de robot het overneemt, wordt de werknemer van deze taken ontlast. Tegelijkertijd worden de complexiteit en de gevoeligheid voor fouten in latere geautomatiseerde processen verminderd.
SCHUNK gebruikt de 2D-grijpkit voor zijn eigen productie in Duitsland. Klanten hebben de mogelijkheid om hun eigen toepassingen te valideren in het CoLab-robotapplicatiecentrum en gemakkelijk te ontdekken hoe het systeem hun eigen productie kan verbeteren.
Als het systeem mechanisch is opgebouwd, heeft een gemiddelde gebruiker minder dan een halve dag nodig om het systeem (nieuwe) onderdelen aan te leren. De webinterface van de software leidt de gebruiker stap voor stap naar het resultaat.
De camera kijkt van bovenaf neer op een transportband, dienblad of oplegtafel. De AI-software herkent en onderscheidt de onderdelen op basis van eerder getrainde beelden en geeft de optimale grijppositie. Hiervoor legt de camera eerst de achtergrond vast waarop de onderdelen worden geplaatst. Vervolgens worden er verschillende foto's gemaakt van de te grijpen onderdelen. Als het bijvoorbeeld de taak van de robot is om onderdelen vast te pakken samen met een transparante verpakking (zoals schroeven en moeren in een plastic zak) voor het afhandelen van een bestelling, neemt de operator gewoon meerdere foto's van de onderdelen in verschillende posities.
Verlichting is een vaak onderschatte uitdaging voor cameragebaseerde automatiseringssystemen. Afhankelijk van de installatielocatie kan het moeilijk zijn om een geschikte belichting te kiezen, vooral omdat er rekening moet worden gehouden met een aantal verschillende parameters (zoals grootte, afstand, golflengte of stralingshoek). De 2D-grijpkit heeft geen speciale lichtbron nodig en is dankzij AI-gestuurde software aanzienlijk beter bestand tegen omgevingslicht dan conventionele vision-systemen. De camera is ontworpen om met verschillende lichtomstandigheden om te gaan, waaronder veranderingen in daglicht op basis van de stand van de zon, en kan zich ook aanpassen aan verschillende achtergronden. De kleur en reflectiviteit van het oppervlak hebben ook een minimale invloed. Het systeem detecteert betrouwbaar metalen onderdelen, zelfs op heldere achtergronden.
In de volgende stap markeert en benoemt de operator de componenten. De SCHUNK AI-software haalt automatisch de contour van het object uit de achtergrond, isoleert het en berekent variaties voor kijkhoeken, lichtomstandigheden en andere parameters. Na slechts 10 tot 20 afbeeldingen heeft de software al voldoende gegevens over de objecten die moeten worden gedetecteerd.
Zodra de eerste twee stappen zijn voltooid, traint de AI zichzelf volledig offline. De klant behoudt te allen tijde de volledige controle over de gegevens omdat deze volledig binnen zijn bedrijfsnetwerk blijven. De training duurt slechts één tot twee uur. Dan is de 2D-grijpkit klaar voor gebruik.
De AI-ondersteunde camera herkent nu de onderdelen in de tassen op basis van karakteristieke kenmerken zoals vorm, grootte en kleur. De AI past zich aan en compenseert voor variaties die kunnen optreden, zoals reflecties of vervormingen van de zakken. De beeldverwerkingssoftware communiceert dan met de robot en vertelt hem welke onderdelen hij herkent, waar ze gepositioneerd zijn, hoe ver het grijpersysteem geopend moet worden en onder welke draaihoek hij de onderdelen het beste kan grijpen. De robot beweegt dan zijn grijper naar het onderdeel, pakt het op en plaatst het in de juiste positie op een vooraf gedefinieerde locatie. Tijdens het grijpen en verplaatsen detecteert de camera tegelijkertijd het volgende object en berekent het type en het grijppunt. Dit duurt ongeveer twee seconden, waardoor de robot onmiddellijk het tweede voorwerp kan vastpakken nadat hij het eerste heeft neergelegd.
Wat dit systeem onderscheidt, is dat het niet alleen objecten detecteert, maar ook automatisch de grijppunten berekent voor de specifieke grijper die wordt gebruikt. Daarnaast stuurt het de parameters, zoals draaihoek en openingsbreedte, door naar het robotbesturingssysteem. Indien gewenst kunnen gebruikers handmatig heel eenvoudig meerdere grijppunten opslaan. In dit voorbeeld werkt de 2D-grijpkit met de universele grijper EGK. In de toekomst zal de kit ook werken met pneumatische en mechatronische parallelle grijpers, evenals magnetische, vacuüm- en adhesiegrijpers.
Met de 2D-grijpkit kunnen veel bedrijven eenvoudig aan de slag met automatisering:
• Dankzij de gebruiksvriendelijke webinterface kan het leerproces binnen een halve dag succesvol worden afgerond, zelfs door ongetraind personeel.
• Zelfs moeilijke onderdelen (flexibele of sterk reflecterende onderdelen) kunnen met AI heel gemakkelijk en betrouwbaar worden gedetecteerd.
• De SCHUNK AI-software maakt niet alleen toepassingen mogelijk, maar zorgt er ook voor dat het systeem gebruiksvriendelijk is en soepel werkt op de achtergrond.
Dankzij deze software kunnen veel productiestappen, vooral monotone sorteertaken bij productiemachines of op de interface met logistiek (orderverzamelen), eindelijk betrouwbaar en met minimale inspanning worden geautomatiseerd.
