Wszystkie firmy produkcyjne stoją przed tym samym wyzwaniem: jak podtrzymać, a nawet rozwinąć opłacalną i wydajną produkcję przy tej samej liczbie pracowników? Braki kadrowe stały się normą we wszystkich branżach. Dlatego firmy chcą automatyzować coraz więcej etapów produkcji, zwłaszcza zadań wymagających fizycznie lub monotonnych, do których coraz trudniej znaleźć pracowników.
Na szczęście postępy w dziedzinach robotyki, sztucznej inteligencji i systemów chwytających umożliwiają dalsze opłacalne stosowanie rozwiązań z zakresu automatyzacji. W przeszłości firmy zazwyczaj dysponowały wystarczającą liczbą wykwalifikowanych pracowników do instalowania i obsługiwania systemów automatyki. W efekcie systemy zyskiwały coraz więcej funkcji, ale też stawały się coraz trudniejsze w obsłudze. Obecnie stanowi to problem, zwłaszcza dla małych i średnich przedsiębiorstw. Borykają się one z niedoborami personelu, które uniemożliwiają im automatyzację produkcji, a tym samym zabezpieczenie jej na przyszłość. Szczególnie poważnym wyzwaniem dla firm jest obsługa komponentów przez roboty. Kiedy do precyzyjnego pozycjonowania w celu chwytania komponentów niezbędny jest system kamer, wiele firm napotyka ograniczenia i musi polegać na zewnętrznych dostawcach usług w zakresie automatyzacji, uzależniając się od nich.
W odpowiedzi na to zapotrzebowanie firma SCHUNK wprowadziła zestaw do chwytania 2D, czyli zestaw umożliwiający szybką, ekonomiczną i prostą automatyzację dzięki sztucznej inteligencji opracowanej przez firmę SCHUNK w Niemczech. Zestaw składa się z kamery z obiektywem, komputera przemysłowego, oprogramowania AI firmy SCHUNK oraz niezbędnych kabli. Wszystkie komponenty są ze sobą skoordynowane, a dzięki otwartemu interfejsowi TCP/IP można je łączyć z dowolnym robotem, a nawet sterownikiem wyższego poziomu (np. Siemens PLC). Pozwala na obsługę i sortowanie różnych elementów rozmieszczonych losowo na płaszczyźnie. Nareszcie rozwiązanie do tego rodzaju zadań, których automatyzacja była skomplikowana, a zarazem były one monotonne i nieatrakcyjne dla pracowników.
Na przykład w firmie zajmującej się produkcją kontraktową detale opuszczające obrabiarkę po toczeniu zwykle wpadają do pojemnika. Następnie pracownik sortuje je ręcznie i umieszcza na tacach we właściwej pozycji, dzięki czemu kolejne etapy przetwarzania można łatwiej zautomatyzować. Jednak podczas tego procesu łatwo o uszkodzenie lub pomieszanie komponentów. Gdy robot przejmuje kontrolę, pracownik zostaje odciążony od tych zadań. Jednocześnie zmniejsza się złożoność i podatność na błędy podczas kolejnych zautomatyzowanych procesów.
Firma SCHUNK wykorzystuje zestaw do chwytania 2D do własnej produkcji w Niemczech. Klienci mogą zweryfikować swoje zastosowania w centrum zastosowań robotów CoLab i łatwo dowiedzieć się, w jaki sposób system ten może usprawnić ich własną produkcję.
Jeśli system ma strukturę mechaniczną, przeciętny użytkownik potrzebowałby mniej niż pół dnia na zaprogramowanie systemu na obsługę (nowych) komponentów. Interfejs sieciowy oprogramowania prowadzi użytkownika krok po kroku do osiągnięcia pożądanego rezultatu.
Kamera patrzy z góry na przenośnik taśmowy, tacę lub stół etapowy. Oprogramowanie AI rozpoznaje i rozróżnia komponenty na podstawie wcześniej zaprogramowanych obrazów i generuje optymalną pozycję chwytania. W tym celu kamera najpierw rejestruje tło, na którym zostaną umieszczone komponenty. Następnie wykonuje kilka zdjęć detali, które będą chwytane. Na przykład jeśli zadaniem robota jest chwytanie komponentów wraz z przezroczystym opakowaniem (takim jak śruby i nakrętki w plastikowym woreczku) w celu realizacji zamówienia, operator po prostu robi wiele zdjęć komponentów w różnych pozycjach.
Oświetlenie jest często niedocenianym wyzwaniem dla systemów automatyki opartych na kamerach. W zależności od miejsca instalacji wybór odpowiedniej ekspozycji może być trudny, zwłaszcza że należy wziąć pod uwagę szereg różnych parametrów (takich jak rozmiar, odległość, długość fali lub kąt wiązki). Zestaw do chwytania 2D nie wymaga dedykowanego źródła światła, a dzięki oprogramowaniu opartemu na sztucznej inteligencji jest znacznie bardziej odporny na światło otoczenia niż konwencjonalne systemy wizyjne. Kamera jest zaprojektowana do obsługi różnych warunków oświetleniowych, w tym zmian światła dziennego w zależności od położenia słońca, a także może dostosowywać się do różnych środowisk. Kolor i współczynnik odbicia powierzchni również mają minimalny wpływ. System niezawodnie wykrywa metalowe elementy nawet na jasnym tle.
W kolejnym kroku operator po prostu zaznacza i nazywa komponenty. Oprogramowanie SCHUNK AI automatycznie wyodrębnia kontur obiektu z tła, izoluje go i oblicza odchylenia kątów widzenia, warunków oświetleniowych i innych parametrów. Po przetworzeniu zaledwie 10–20 obrazów oprogramowanie ma już wystarczający zestaw danych wykrywanych obiektów.
Po wykonaniu pierwszych dwóch kroków sztuczna inteligencja szkoli się całkowicie offline. Klient przez cały czas zachowuje pełną kontrolę nad danymi, ponieważ pozostają one w całości w sieci firmowej. Szkolenie trwa od jednej do dwóch godzin. Zestaw do chwytania 2D jest gotowy do użycia.
Kamera wspomagana przez sztuczną inteligencję rozpoznaje teraz elementy w torebkach na podstawie charakterystycznych cech, takich jak kształt, rozmiar i kolor. Sztuczna inteligencja dostosowuje i kompensuje wszelkie ewentualne zmiany, takie jak odbicia światła lub odkształcenia torebek. Następnie oprogramowanie do przetwarzania obrazu komunikuje się z robotem i informuje go, które komponenty rozpoznaje, gdzie są ustawione, do jakiego stopnia należy otworzyć system chwytający i pod jakim kątem obrotu najlepiej chwytać komponenty. Potem robot dosuwa chwytak do elementu, podnosi go i umieszcza we właściwej pozycji we wcześniej zdefiniowanym miejscu. Podczas procesu chwytania i przemieszczania kamera jednocześnie wykrywa następny obiekt i oblicza jego typ oraz miejsce chwytania. Trwa to około dwóch sekund, co umożliwia robotowi natychmiastowe chwycenie drugiego przedmiotu po odłożeniu pierwszego.
Wyróżnikiem systemu jest to, że nie tylko wykrywa obiekty, ale także automatycznie oblicza miejsca chwytania dla konkretnego używanego chwytaka. Dodatkowo przekazuje parametry, takie jak kąt obrotu i szerokość otwarcia, do układu sterowania robota. W razie potrzeby użytkownicy mogą bardzo łatwo ręcznie zapisać wiele miejsc chwytania. W tym przykładzie zestaw do chwytania 2D współpracuje z uniwersalnym chwytakiem EGK. W przyszłości zestaw będzie współpracował również z pneumatycznymi i mechatronicznymi chwytakami równoległymi, a także chwytakami magnetycznymi, podciśnieniowymi i samoprzylepnymi.
Zestaw do chwytania 2D umożliwia wielu firmom łatwe rozpoczęcie automatyzacji:
• Dzięki przyjaznemu dla użytkownika interfejsowi sieciowemu programowanie może zostać przeprowadzone pomyślnie w ciągu pół dnia, nawet przez nieprzeszkolony personel.
• Nawet trudne komponenty (elastyczne lub silnie odbijające światło) można bardzo łatwo zaprogramować i niezawodnie wykrywać za pomocą sztucznej inteligencji.
• Oprogramowanie SCHUNK wykorzystujące sztuczną inteligencję nie tylko umożliwia zastosowania, ale także dba o to, aby system był łatwy w obsłudze i działał płynnie w tle.
Dzięki temu oprogramowaniu można wreszcie zautomatyzować wiele etapów produkcji, zwłaszcza monotonne zadania sortowania na maszynach produkcyjnych lub na styku z logistyką (kompletacja zamówień) – niezawodnie i przy minimalnym wysiłku.
