Všechny výrobní společnosti čelí stejné výzvě: Jak mohou udržet nebo dokonce rozšířit nákladově efektivní a efektivní výrobu se stejným počtem zaměstnanců? Nedostatek zaměstnanců se stal normou ve všech odvětvích. Proto chtějí společnosti automatizovat stále více výrobních kroků, zejména fyzicky náročných nebo monotónních úkolů, pro které lze nalézt stále méně a méně zaměstnanců.
Pokroky v robotice, umělé inteligenci a uchopovacích systémech naštěstí i nadále umožňují nové, nákladově efektivní aplikace pro automatizační řešení. V minulosti měly podniky obvykle dostatek kvalifikovaných pracovníků pro instalaci a provoz automatizačních systémů. V důsledku toho systémy získávaly stále více funkcí, ale také se stávaly obtížnějšími k provozování. Dnes to představuje problémy zejména pro malé a střední podniky. Potýkají se s nedostatkem zaměstnanců, který jim brání automatizovat jejich výrobu a tím ji do budoucna zabezpečit. Zejména čelí společnosti významné výzvě, pokud jde o robotickou manipulaci s komponenty. Když je kamerový systém nezbytný k dosažení přesného polohování pro uchopení komponentů, mnoho společností se setkává s omezeními a musí se spoléhat na externí poskytovatele služeb pro automatizaci a stát se na nich závislými.
Za účelem řešení tohoto problémy společnost SCHUNK představila 2D uchopovací sadu, aplikační sadu, která umožňuje rychlou, nákladově efektivní a přímočarou automatizaci díky umělé inteligenci vyvinuté společností SCHUNK v Německu. Sada se skládá z kamery s objektivem, průmyslového PC, AI softwaru SCHUNK a potřebných kabelů. Všechny komponenty jsou vzájemně koordinovány a díky otevřenému rozhraní TCP/IP je lze kombinovat s jakýmkoli robotem nebo dokonce s řídicí jednotkou vyšší úrovně (jako je PLC Siemens). Umožňuje manipulaci a třídění různých součástí náhodně uspořádaných v rovině. Konečně řešení pro druhy úkolů, které bylo složité automatizovat, ale pro lidské pracovníky jsou monotónní a neatraktivní.
Například, když soustružené díly vyjdou ze stroje ve smluvním výrobním podniku, obvykle padají do krabice. Zaměstnanec je pak ručně roztřídí a umístí do zásobníků ve správné poloze, aby následné kroky zpracování mohly být snadněji automatizovány. Při tomto procesu je však snadné součásti poškodit nebo smíchat. Když to převezme robot, je zaměstnanec těchto úkolů zproštěn. Současně se snižuje složitost a náchylnost k chybám v následných automatizovaných procesech.
SCHUNK používá 2D uchopovací sadu ve své vlastní výrobě v Německu. Zákazníci mají možnost validovat své vlastní aplikace v centru pro aplikace robotů CoLab a snadno zjistit, jak může systém zlepšit jejich vlastní výrobu.
Pokud je systém mechanicky strukturován, naučit systém na komponenty (nové), by průměrnému uživateli trvalo méně než půl dne. Webové rozhraní softwaru vede uživatele krok za krokem k výsledku.
Kamera shlíží shora na dopravní pás, podnos nebo pracovní stůl. Software AI rozpoznává a rozlišuje komponenty na základě dříve nacvičených obrázků a vydává optimální polohu uchopení. Za tímto účelem fotoaparát nejprve zachytí pozadí, na kterém budou komponenty umístěny. Poté pořídí několik fotografií částí, které mají být uchopeny. Pokud je například pro splnění objednávky úkolem robota uchopit součásti spolu s průhledným obalem (jako jsou šrouby a matice v plastovém sáčku), operátor jednoduše pořídí více fotografií součástí v různých polohách.
Osvětlení je pro kamerové automatizační systémy často podceňovaným problémem. V závislosti na místě instalace může být výběr vhodné expozice obtížný, zejména proto, že je třeba vzít v úvahu řadu různých parametrů (jako je velikost, vzdálenost, vlnová délka nebo úhel paprsku). 2D uchopovací sada nevyžaduje vyhrazený zdroj osvětlení a díky softwaru řízenému umělou inteligencí je výrazně odolnější vůči okolnímu světlu než běžné systémy vidění. Kamera je navržena tak, aby zvládala různé světelné podmínky, včetně změn denního světla v závislosti na poloze slunce, a je také schopna přizpůsobit se různým pozadím. Také barva a odrazivost povrchu mají minimální dopad. Systém spolehlivě detekuje kovové komponenty i na světlém pozadí.
V dalším kroku operátor jednoduše označí a pojmenuje komponenty. Software AI SCHUNK automaticky extrahuje obrys objektu z pozadí, izoluje jej a vypočítá odchylky pro pozorovací úhly, světelné podmínky a další parametry. Již po 10 až 20 snímcích má software dostatečnou datovou sadu objektů, které mají být detekovány.
Jakmile jsou první dva kroky dokončeny, AI se sama trénuje zcela offline. Zákazník si vždy zachovává plnou kontrolu nad daty, protože zůstávají zcela v jeho firemní síti. Trénink trvá jen jednu až dvě hodiny. Pak je 2D uchopovací sada připravena k použití.
Kamera s podporou AI nyní rozpoznává komponenty v sáčcích na základě charakteristických rysů, jako je tvar, velikost a barva. AI upravuje a kompenzuje případné odchylky, jako jsou odrazy nebo deformace sáčků. Software pro zpracování obrazu pak komunikuje s robotem a řekne mu, které komponenty rozpoznává, kde jsou umístěny, jak moc by měl být uchopovací systém otevřen a v jakém úhlu otáčení může součásti nejlépe uchopit. Robot poté přemístí své chapadlo na součást, zvedne ji a umístí do správné polohy na předem definovaném místě. Během procesu uchopení a pohybu kamera současně detekuje další objekt a vypočítá jeho typ a bod uchopení. To trvá asi dvě sekundy, což umožňuje robotu okamžitě uchopit druhý předmět poté, co odloží první.
Tento systém se odlišuje nejen tím, že detekuje objekty, ale také automaticky vypočítává uchopovací body pro konkrétní použité chapadlo. Kromě toho přenáší parametry, jako je úhel otáčení a šířka otevření, do řídicího systému robota. V případě potřeby mohou uživatelé velmi snadno ručně uložit více uchopovacích bodů. V tomto příkladu pracuje 2D uchopovací sada s univerzálním chapadlem EGK. V budoucnu bude sada pracovat také s pneumatickými a mechatronickými paralelními chapadly, stejně jako s magnetickými, vakuovými a adhesivními chapadly.
2D uchopovací sada umožňuje mnoha společnostem snadno začít s automatizací:
• Díky uživatelsky přívětivému webovému rozhraní může být výukový proces úspěšně dokončen během půl dne, a to i neškoleným personálem.
• Dokonce i obtížné komponenty (flexibilní nebo vysoce reflexní) lze pomocí umělé inteligenci velmi snadno a spolehlivě detekovat.
• AI software SCHUNK nejen umožňuje aplikace, ale také zajišťuje, že systém je uživatelsky přívětivý a funguje hladce na pozadí.
Díky tomuto softwaru lze mnohé výrobní kroky, zejména monotónní třídící úlohy na výrobních strojích nebo na rozhraní s logistikou (vychystávání objednávek) konečně spolehlivě a s minimálním úsilím automatizovat.
