Tutte le aziende manifatturiere affrontano la stessa sfida: come mantenere o addirittura ampliare una produzione economica ed efficiente con lo stesso numero di dipendenti? La carenza di personale è problematica oggi comune in tutti i settori. Ecco perché le aziende vogliono automatizzare sempre più passaggi di produzione, in particolare i compiti fisicamente impegnativi o monotoni per i quali si reperiscono sempre meno dipendenti.
Fortunatamente, i progressi nella robotica, nell'intelligenza artificiale e nei sistemi di presa continuano a fornire nuove applicazioni convenienti per le soluzioni di automazione. In passato, di solito le aziende disponevano di personale qualificato sufficiente per installare e far funzionare i sistemi di automazione. Di conseguenza, i sistemi hanno acquisito un numero crescente di funzioni ma sono diventati anche più difficili da utilizzare. Oggi questo pone problemi, soprattutto alle piccole e medie imprese. Queste aziende lottano infatti con la carenza di personale che impedisce loro di automatizzare la loro produzione e, quindi, di renderla a prova di futuro. In particolare, le aziende devono affrontare una sfida significativa rappresentata dalla manipolazione dei componenti da parte dei robot. Quando è necessario un sistema di telecamere per ottenere un posizionamento preciso per la presa dei componenti, molte aziende incontrano limitazioni e devono affidarsi a fornitori di servizi esterni per l'automazione, diventandone dipendenti.
Per affrontare questo problema, SCHUNK ha introdotto il 2D Graping kit, un kit applicativo che consente un'automazione rapida, economica e semplice grazie all'intelligenza artificiale sviluppata da SCHUNK in Germania. Il kit è composto da una telecamera con obiettivo, un PC di livello industriale, il software SCHUNK AI e i cavi necessari. Tutti i componenti sono coordinati tra loro e, grazie a un'interfaccia TCP/IP aperta, possono essere combinati con qualsiasi robot o controller di livello superiore (come un PLC Siemens). Il kit consente la movimentazione e lo smistamento di vari componenti disposti casualmente su un piano. Finalmente una soluzione per le attività più complesse da automatizzare ma monotone e poco attraenti per i lavoratori umani.
Ad esempio, quando nelle aziende i pezzi torniti escono dall'apposita macchina, di solito vengono depositati in una scatola. Successivamente, un dipendente li ordina manualmente e li colloca nei vassoi nella posizione corretta, in modo tale che le successive fasi di lavorazione possano essere automatizzate più facilmente. Tuttavia, in questo processo, è facile che i componenti vengano danneggiati o scambiati. Con l'utilizzo dei robot, i dipendenti sono sollevati da questi incarichi. Allo stesso tempo, la complessità e la suscettibilità agli errori vengono ridotte nei processi automatizzati.
SCHUNK utilizza il 2D Graping kit nella propria produzione in Germania. I clienti possono convalidare le proprie applicazioni nel nostro centro di applicazione per robot CoLab e scoprire facilmente in che modo il sistema può migliorare la loro produzione.
Se il sistema è strutturato meccanicamente, un utente medio ha bisogno di meno di mezza giornata per insegnare i (nuovi) componenti al sistema. L'interfaccia web del software guida l'utente passo dopo passo verso il risultato.
La telecamera osserva dall'alto un nastro trasportatore, un vassoio o un tavolo di supporto. Il software IA riconosce e differenzia i componenti sulla base di immagini precedentemente apprese e fornisce la posizione di presa ottimale. Per fare ciò, la fotocamera acquisisce prima lo sfondo su cui verranno posizionati i componenti. Vengono quindi scattate diverse fotografie delle parti da afferrare. Ad esempio, se il compito del robot è quello di afferrare componenti insieme a imballaggi trasparenti (come viti e dadi in un sacchetto di plastica) per l'evasione di un ordine, l'operatore scatta semplicemente più foto dei componenti in varie posizioni.
L'illuminazione è una sfida spesso sottovalutata per i sistemi di automazione basati su telecamera. A seconda del luogo di installazione, la selezione di un'esposizione adeguata può essere difficile, soprattutto perché devono essere considerati diversi parametri (come dimensioni, distanza, lunghezza d'onda o angolo del fascio). Il 2D Graping kit non richiede alcuna fonte di illuminazione dedicata e, grazie al software basato sull'intelligenza artificiale, è significativamente più resistente alla luce ambientale rispetto ai sistemi di visione convenzionali. La fotocamera è progettata per gestire diverse condizioni di illuminazione, compresi i cambiamenti della luce diurna in base alla posizione del sole, ed è anche in grado di adattarsi a diversi sfondi. Anche il colore e la riflettanza della superficie hanno un impatto minimo. Il sistema rileva in modo affidabile i componenti metallici anche su sfondi luminosi.
Nella fase successiva, l'operatore contrassegna e denomina i componenti. Il software SCHUNK AI estrae automaticamente il contorno dell'oggetto dallo sfondo, lo isola e calcola le variazioni per gli angoli di visualizzazione, le condizioni di illuminazione e altri parametri. Dopo solo 10-20 immagini, il software dispone già di un set di dati sufficiente degli oggetti da rilevare.
Una volta completati i primi due passaggi, l'IA si allena completamente offline. Il cliente mantiene sempre il pieno controllo sui dati perché essi rimangono interamente all'interno della rete aziendale. L'addestramento richiede solo una o due ore. A questo punto, il 2D Grasping Kit è pronto per l'uso.
La fotocamera assistita da IA ora riconosce i componenti dentro le confezioni in base a caratteristiche come forma, dimensione e colore. L'intelligenza artificiale regola e compensa eventuali variazioni che possono verificarsi, come riflessi o deformazioni delle confezioni. Il software di elaborazione delle immagini comunica quindi con il robot quali componenti riconosce, dove sono posizionati, fino a che punto deve essere aperto il sistema di presa e con quale angolo di rotazione si possono afferrare meglio i componenti. Il robot quindi sposta la pinza sul componente lo preleva, collocandolo nella posizione predefinita corretta. Durante il processo di presa e spostamento, la telecamera rileva contemporaneamente l'oggetto successivo e ne calcola il tipo e il punto di presa. Ciò richiede circa due secondi, pertanto il robot riesce ad afferrare immediatamente il secondo oggetto dopo aver posato il primo.
Ciò che distingue questo sistema è che non solo rileva gli oggetti, ma calcola anche automaticamente i punti di presa per la pinza specifica utilizzata. Inoltre, trasferisce i parametri, come l'angolo di rotazione e la larghezza di apertura, al sistema di controllo del robot. Se lo si desiderano, gli utenti possono memorizzare manualmente più punti di presa molto facilmente. In questo esempio, il 2D Grasping kit funziona con la pinza universale EGK. In futuro il kit funzionerà anche con pinze parallele pneumatiche e meccatroniche, nonché con pinze magnetiche, a vuoto e adesive.
Il 2D Grasping kit consente a molte aziende di abbracciare facilmente l'automazione:
• Grazie alla sua interfaccia web facile da usare, il processo di addestramento può essere completato con successo in mezza giornata anche da personale non addestrato.
• Anche i componenti difficili (flessibili o altamente riflettenti) possono essere appresi molto facilmente e rilevati in modo affidabile con l'intelligenza artificiale.
• Il software SCHUNK AI non solo abilita le applicazioni, ma garantisce anche un sistema intuitivo in grado di funzionare senza problemi in background.
Grazie a questo software, molte fasi di produzione, in particolare le monotone attività di smistamento presso le macchine di produzione o a livello di interfaccia con la logistica (prelievo degli ordini), possono finalmente essere automatizzate in modo affidabile e con il minimo sforzo.
