Všetky výrobné spoločnosti čelia rovnakej výzve: Ako môžu pri rovnakom počte zamestnancov udržať alebo dokonca rozšíriť hospodárnu a efektívnu výrobu? Nedostatok personálu sa medzičasom stal normálnym stavom vo všetkých odvetviach. Preto chcú firmy automatizovať čoraz viac výrobných krokov - najmä fyzicky náročné alebo monotónne úlohy, pre ktoré možno nájsť čoraz menej zamestnancov.
Pokrok v oblasti robotiky, umelej inteligencie a uchopovacích systémov našťastie umožňuje stále nové, hospodárne možnosti použitia pre automatizačné riešenia. V minulosti mali firmy k dispozícii dostatok odborného personálu na zriaďovanie a ovládanie automatizačných systémov. Systémy tak mali čoraz viac funkcií, no zároveň bolo ich ovládanie čoraz náročnejšie. Táto situácia dnes so sebou prináša problémy najmä malým a stredným podnikom. Boria sa s nedostatkom personálu, ktorý im zabraňuje v automatizácii ich výroby a tým aj v jej zabezpečení pre budúcnosť. Veľkou výzvou je pre tieto firmy najmä manipulácia s konštrukčnými dielmi pomocou robotov. Ak je pre polohovo presné uchopovanie konštrukčných dielov potrebný ešte aj kamerový systém, tak mnohé firmy narážajú na svoje limity a pre automatizáciu sa musia obrátiť na externých dodávateľov, od ktorých sú potom závislé.
Práve preto spoločnosť SCHUNK vyvinula aplikačnú súpravu 2D Grasping Kit, ktorá pomocou umelej inteligencie vyvinutej spoločnosťou SCHUNK v Nemecku umožňuje rýchlu, výhodnú a jednoduchú automatizáciu. Súprava pozostáva z kamery s objektívom, priemyselného počítača, softvéru SCHUNK s umelou inteligenciou a potrebných káblov. Všetky komponenty sú navzájom zladené a vďaka otvorenému rozhraniu TCP/IP je možné ich skombinovať s každým robotom, resp. s nadradeným riadením (ako napríklad PLC Siemens). Táto súprava umožňuje manipuláciu a triedenie rôznych konštrukčných dielov, ktoré sú náhodne usporiadané v jednej rovine. Konečne riešenie pre taký druh úlohy, ktorej automatizácia bola doteraz zložitá a ktorá bola pre ľudských pracovníkov monotónna a nezaujímavá.
Keď napríklad vo firme zaoberajúcej sa zákazkovou výrobou vysústružené diely vychádzajú zo stroja, tak zvyčajne padajú do debny. Pracovník ich potom ručne roztriedi a v správnej polohe ich umiestni do zásobníkov, aby bolo možné ľahšie automatizovať následné kroky spracovania. Pri tomto procese sa však ľahko môže stať, že dôjde k poškodeniu alebo zmiešaniu konštrukčných dielov. Ak vykonávanie týchto krokov prevezme robot, tak pracovník je od nich odbremenený. Zároveň dochádza k zníženiu náročnosti a pravdepodobnosti výskytu porúch pri nasledujúcich automatizovaných procesoch.
Spoločnosť SCHUNK používa súpravu 2D Grasping Kit v rámci vlastnej výroby v Nemecku. Zákazníci môžu validáciu svojich vlastných aplikácií vykonať v robotickom aplikačnom centre CoLab a ľahko zistiť, ako môže tento systém zlepšiť ich vlastnú výrobu.
Ak je systém mechanicky štruktúrovaný, potrebuje priemerný používateľ menej ako pol dňa na to, aby systém naučil na (nové) konštrukčné diely. Webové rozhranie softvéru pritom vedie používateľa krok za krokom až k požadovanému výsledku.
Kamera sa pozerá zhora na privádzací pás, zásobník alebo podávací stôl. Softvér s umelou inteligenciou rozpoznáva a rozlišuje konštrukčné diely na základe predtým naučených obrázkov a určuje optimálnu polohu uchopenia. Na tento účel kamera najprv nasníma pozadie, na ktorom sa budú konštrukčné diely neskôr nachádzať. Potom niekoľkokrát odfotografuje diely, ktoré sa majú uchopiť. Ak má napríklad robot v rámci kompletizačnej úlohy uchopovať konštrukčné diely spolu s ich priehľadným obalom (napríklad skrutky a matice v plastovom vrecku), tak operátor jednoducho urobí viaceré fotografie konštrukčných dielov v rôznych polohách.
Často podceňovanou výzvou v oblasti kamerových automatizačných systémov je osvetlenie. V závislosti od miesta inštalácie môže byť výber vhodnej expozície náročný. Najmä preto, že je potrebné dbať na množstvo rôznych parametrov (napríklad veľkosť, vzdialenosť, vlnová dĺžka alebo uhol vyžarovania). Súprava 2D Grasping Kit nepotrebuje žiadny špeciálny zdroj osvetlenia a vďaka softvéru s umelou inteligenciou je výrazne odolnejšia voči okolitému svetlu ako bežné vizualizačné systémy. Kamera si tak poradí aj s meniacimi sa svetelnými podmienkami (napríklad aj s denným svetlom závislým od polohy slnka) a meniacimi sa pozadiami. Menší vplyv majú aj farba a reflexné vlastnosti povrchu. Napríklad kovové konštrukčné diely systém spoľahlivo rozpozná aj na svetlých pozadiach.
V ďalšom kroku operátor jednoducho označí a pomenuje konštrukčné diely. Softvér SCHUNK s umelou inteligenciou automaticky extrahuje obrys objektu z pozadia, odizoluje ho a vypočíta rozptyly pre uhly pohľadu, svetelné podmienky a ďalšie parametre. Už po 10 až 20 snímkach má softvér k dispozícii dostatočný súbor údajov o objektoch, ktoré majú byť rozpoznané.
Po dokončení prvých dvoch krokov vykoná umelá inteligencia samoučenie, a to kompletne offline. Zákazník má vždy plnú kontrolu nad údajmi, pretože v plnej miere zostávajú v jeho firemnej sieti. Naučenie trvá len jednu až dve hodiny. Potom je súprava 2D Grasping Kit pripravená na použitie.
Kamera s podporou umelej inteligencie teraz rozpoznáva konštrukčné diely vo vreckách na základe charakteristických vlastností, akými sú tvar, veľkosť a farba. Umelá inteligencia vyrovná a vykompenzuje akékoľvek variácie, ktoré sa môžu vyskytnúť napríklad v dôsledku odrazov alebo deformácií vreciek. Softvér na spracovanie obrazu potom komunikuje s robotom a oznámi mu, ktoré konštrukčné diely rozpoznal, v akej polohe sa nachádzajú, do akej miery sa má uchopovací systém otvoriť a v akom uhle otáčania môže systém najlepšie uchopiť konštrukčné diely. Robot potom presunie svoj uchopovač ku konštrukčnému dielu, uchopí ho a následne ho správne umiestni do vopred zadefinovanej polohy. Počas procesu uchopovania a presúvania už kamera zaznamenáva ďalší objekt a vypočítava jeho typ a uchopovací bod. To trvá približne dve sekundy, takže robot môže uchopiť druhý objekt hneď po tom, ako odloží prvý.
Jedinečnosťou tohto systému je to, že popri zaznamenávaní objektov aj automaticky vypočítava uchopovacie body pre použitý uchopovač. Riadeniu robota navyše poskytuje príslušné parametre (napr. uhol otáčania a miera otvorenia). Používatelia môžu samozrejme v prípade potreby veľmi ľahko manuálne uložiť viaceré uchopovacie body. V tomto príklade spolupracuje súprava 2D Grasping Kit s univerzálnym uchopovačom EGK. V budúcnosti bude súprava spolupracovať aj s pneumatickými a mechatronickými paralelnými uchopovačmi a aj s magnetickými, vákuovými a adhéznymi uchopovačmi.
Súprava 2D Grasping Kit umožňuje mnohým firmám jednoduchý vstup do sveta automatizácie:
• Vďaka užívateľsky prívetivému webovému rozhraniu možno proces naučenia úspešne zrealizovať v priebehu pol dňa, a to aj nevyškoleným personálom.
• Aj náročné konštrukčné diely (flexibilné alebo vysoko reflexné) môžu byť pomocou umelej inteligencie veľmi jednoducho naučené a spoľahlivo rozpoznané.
• Softvér SCHUNK s umelou inteligenciou nielenže umožňuje realizáciu aplikácie, ale v pozadí tiež zaisťuje, aby bolo možné systém jednoducho a bezchybne ovládať.
Pomocou súpravy 2D Grasping je možné konečne spoľahlivo a s minimálnym úsilím automatizovať monotónne triediace úlohy na výrobných strojoch alebo na rozhraní s logistikou (kompletizácia).
