Robotica Revolutioneren: Geavanceerde Hand-Oog Visiesystemen Voor Verbeterde Beweging

In de robotica duidt een hand-oog systeem op een opstelling waar een visiesysteem direct aan de robotarm bevestigd is, doorgaans achter het allerlaatste gewricht. Met andere woorden, het visiesysteem beweegt mee met de robotarm. Deze benadering is vrij nieuw in de robotica en biedt een alternatief voor de meer traditionele vaste montage van het visiesysteem, meestal boven het werkvolume van de robot. Hoewel de hand-oog benadering veel toepassingen kan ten goede komen, is zijn potentieel tot nu toe grotendeels beperkt gebleven door standaard visiesystemen. Photoneo komt met een ultieme oplossing die uiteindelijk een einde maakt aan deze visie-gebaseerde beperkingen.

Voordelen van de hand-oog benadering

De hand-oog benadering is zeer nuttig in specifieke toepassingen aangezien het een aantal voordelen biedt ten opzichte van de vaste-visiesysteem-methode. Allereerst kan het een veel groter scanvolume bedekken omdat het specifiek gericht kan worden op het gebied van interesse, wat veel meer flexibiliteit biedt dan de laatste benadering. Het visiesysteem is dus alleen beperkt door het bereik van de robot in plaats van door zijn eigen scanvolume.

Omdat scanafstand een van de belangrijkste parameters is die de scannauwkeurigheid bepalen, kan een hand-oog visiesysteem met een korter scanbereik een veel hoger detailniveau bieden vergeleken met een vast visiesysteem met een grote scanafstand. Als een klant een grote bak gevuld met kleine onderdelen heeft, zal het hoogste detailniveau bereikt worden door een kleine scanner met een kort scanbereik op de robotarm te monteren. De robot kan dus de inhoud van de bak benaderen met de scanner vanuit een optimale afstand en de individuele onderdelen vanuit verschillende hoeken en perspectieven scannen. Echter, wanneer een vast visiesysteem een bevredigend detailniveau biedt (zoals de Photoneo PhoXi 3D Scanner XL), is het raadzaam de vaste-visiesysteem-benadering te kiezen.

Een hand-oog systeem is ook een voordelige optie als een toepassing twee of meer containers omvat. Een standaardopstelling met een vast visiesysteem zou ofwel een lineaire as boven de bakken vereisen of meerdere visiesystemen. Een hand-oog systeem heeft maar één scanner nodig die met de robotarm van de ene container naar de andere beweegt. 

De mogelijkheid om de bakinhoud vanaf een korte afstand en vanuit elk perspectief te scannen, elimineert ook effectief uitdagingen gerelateerd aan schaduwen. Bakwanden of een visiesysteem dat op vaste wijze boven de container gemonteerd is, kunnen schaduwen werpen op bepaalde secties van de container, wat een correcte scanverwerking van sommige onderdelen belemmert. In dergelijke gevallen moet een compromis worden gemaakt voor het vinden van de optimale positie voor de scanner ten opzichte van de bak en soms moeten de onderdelen handmatig herrangschikt worden. De hand-oog benadering kan deze uitdaging gemakkelijk overwinnen.

Ten slotte kunnen sommige toepassingen speciale aanpassingen aan de ruimte waar de robotcel geplaatst is vereisen — met name wanneer het gaat om de reductie van omgevingslicht. De mogelijkheid om de container vanuit verschillende zichten te scannen minimaliseert de noodzaak om de hele ruimte te verdonkeren, wat het mogelijk maakt de ene kant van de bak eerst vast te leggen en dan de andere.

Hand-oog systemen presenteren een moderne benadering met stijgende populariteit, die een stevig voetstuk krijgt in een toenemend aantal robotische toepassingen. De voordelen worden nog belangrijker met de opkomst van collaboratieve robotica. Echter, men moet er rekening mee houden dat de implementatie van de hand-oog benadering alleen zinvol is in specifieke typen toepassingen.

Belangrijke overwegingen voordat u de hand-oog benadering implementeert 

De keuze voor de hand-oog benadering moet altijd voorafgegaan worden door zorgvuldige overweging van de eisen en ingewikkeldheden van een gegeven toepassing. Hoewel dit type opstelling een aantal voordelen biedt, zijn er bepaalde factoren die overwogen moeten worden voordat men kiest voor de hand-oog benadering.

Hand-oog systemen vereisen een moeilijkere installatie dan opstellingen met een vast visiesysteem. Het is ook moeilijker om een optimale manier te vinden om de kabels die het ingezette visiesysteem voeden, te hanteren.

Daarnaast, omdat de scanner aan de robotarm bevestigd is, kan het de bewegingen van de robot beperken. Het is daarom raadzaam om een kleiner visiesysteem te gebruiken. De meest geschikte modellen van de Photoneo PhoXi 3D Scanner familie zijn XS, S, M en van MotionCam-3D modellen S, S+, en M, samen een scanbereik bedekkend van 16 centimeter tot 1,5 meter.

Een ander nadeel van hand-oog systemen is een hoger risico op botsing met de sensor en mogelijke moeilijkheden met het vinden van de optimale positie op de robotarm voor het visiesysteem, vooral als het van grotere afmetingen is. Een ander groot nadeel is het feit dat robotbewegingen trillingen veroorzaken, wat standaard hoge-nauwkeurigheid area-scan visiesystemen niet aan kunnen. Hierdoor moet de robotarm stilblijven tijdens scanverwerking, wat de cyclus tijd kan verlengen. Als gevolg, is de hand-oog benadering niet de juiste oplossing voor tijdskritische toepassingen.

In veel gevallen is het beter om de vaste-visiesysteem-benadering te kiezen met een hoge-kwaliteit 3D-visiesysteem met een groot scanvolume zoals de Photoneo PhoXi 3D Scanner XL dan om te kiezen voor een hand-oog systeem met moeilijke installatie/setup.

Natuurlijk, er zijn toepassingen waar de hand-oog opstelling wel de beste optie is en die wel sterk profiteren van deze benadering. In die gevallen kunnen de bovengenoemde nadelen van hand-oog systemen overwonnen worden met Photoneo's revolutionaire "Parallel Structured Light" technologie — de enige 3D-zintuigbenadering die effectief trillingen kan weerstaan, wat hoge-kwaliteit 3D-scannen van bewegende objecten zonder bewegingsartefacten mogelijk maakt.

Hand-oog coördinatie in beweging

De "Parallel Structured Light" technologie, geïmplementeerd in de Photoneo 3D-camera MotionCam-3D, stelt hand-oog coördinatie zonder enige afwegingen in staat. MotionCam-3D is het enige 3D-visiesysteem dat hoge-kwaliteit scans biedt zelfs tijdens de beweging van de robotarm. De camera is hoogst bestand tegen trillingen en vereist niet dat de robot stopt. 

Omdat de technologie het vastleggen van objecten in staat stelt die tot 144 kilometer per uur bewegen, hebben de trillingen veroorzaakt door de beweging van de robotarm geen effect op de kwaliteit van de 3D-puntenwolkdata. De camera biedt een resolutie van 0,9 Mpx en een nauwkeurigheid van 300 — 1250 μm over de vijf beschikbare modellen (S, S+, M, M+, L). Wanneer overgeschakeld naar de statische modus, worden de parameters nog hoger, met een resolutie van 2 Mpx en een nauwkeurigheid van 150 — 900 μm.

Het grootste voordeel hiervan is dat de robot niet hoeft te stoppen om een scan te maken, wat de cyclus tijd dramatisch verkort vergeleken met alle andere beschikbare technologieën op de markt. Het opent daarmee de deur naar nieuwe toepassingen zoals directe tracking van de objectpositie.

Dit argument blijft relevant in de context van collaboratieve robotica, die doorgaans erg beperkt is geweest door de nadelen van standaard methoden. Collaboratieve robots zijn per se langzamer dan industriële robots en wanneer gecombineerd met de hand-oog benadering, worden de cyclus tijden nog meer verlengd. MotionCam-3D overkomt deze beperking en werkt perfect ook als het aan de arm van een collaboratieve robot bevestigd is.

MotionCam-3D is beschikbaar in vijf modellen — meest geschikt voor hand-oog toepassingen zijn modellen S, S+, en M. Het kleinste model S is goed geschikt voor een scanbereik tussen 366 — 558 mm, terwijl model S+ met dezelfde lichaamsafmetingen (80 x 68 x 307 mm) een uitgebreid zichtveld biedt met een scanbereik tussen 630 — 1574 mm. Model M is de juiste keuze voor een scanafstand variërend van 497 tot 939 mm.

MotionCam-3D komt als ultieme oplossing voor elke soort robotische taken — of het nu statische of dynamische scènes betreft. Visiesysteem-gebaseerde beperkingen van de hand-oog benadering zijn nu een kwestie van het verleden. MotionCam-3D biedt de beste resolutie en nauwkeurigheid voor scannen bij hoge snelheid, effectieve weerstand tegen trillingen, en kortere cyclus tijden dan ooit.

Als u overweegt een hand-oog benadering in uw toepassing te implementeren, aarzel niet om contact met ons op te nemen. We zullen graag uw project met u bespreken en de beste oplossing voor u voorstellen.