Precisie Bin Picking: Hand-Oog Coördinatie Benutten Voor Geavanceerde Robotautomatisering

Bin picking, dat wil zeggen robotisch oppikken van objecten met willekeurige poses uit een bak, is een van de meest voorkomende robotische taken en toch een van de grootste technologische uitdagingen. Een robot moet uitgerust zijn met uitzonderlijke visie en robotische intelligentie om elk onderdeel in een bak te kunnen lokaliseren, er naar toe te navigeren zonder te botsen met de omgeving of andere onderdelen, het vervolgens op te pikken, en veilig op een andere locatie in een uitgelijnde positie te plaatsen.

Er zijn twee manieren om een 3D-visiesysteem in de robotcel te monteren, elk met zijn voordelen en elk meer geschikt voor bepaalde toepassingen:

A. Extrinsieke kalibratie

B. Hand-oog kalibratie

Extrinsieke kalibratie

Extrinsieke kalibratie wordt gebruikt in opstellingen waar de scanner in een vaste, stationaire positie in de robotcel gemonteerd is, meestal boven de bak. De scanner mag niet worden verplaatst ten opzichte van de robot nadat het systeem is gekalibreerd, maar hoeft niet stationair te zijn ten opzichte van de robotcel.

Photoneo biedt vijf modellen van de PhoXi 3D Scanner (XS — XL), elk met een ander scanvolume variërend van 16 centimeter tot 4 meter. Als vuistregel geldt: hoe meer ruimte er nodig is voor de bin picking toepassing — inclusief de ruimte voor robotbeweging, de grootte van de bak en onderdelen, etc. — hoe groter het model van de PhoXi 3D Scanner dat vereist is.

Extrinsieke kalibratie wordt gedaan met elke geschikte bal bevestigd aan het eindpunt van de robotarm of aan de gripper. De bal moet gemaakt zijn van een materiaal dat geschikt is voor scannen, dat wil zeggen glad en niet te reflecterend.

Extrinsieke kalibratie: De 3D-scanner is in een stationaire positie gemonteerd.

Hand-oog opkikken

Hand-oog kalibratie stelt u in staat om het 3D-visiesysteem direct op de robotarm te monteren. Voor een succesvolle kalibratie moet de scanner achter het allerlaatste gewricht gemonteerd zijn (bijv. op de gripper). Eventuele wijzigingen in de positie van de scanner na de kalibratie maken de kalibratiematrix ongeldig en de hele kalibratieprocedure moet opnieuw uitgevoerd worden.

Hand-oog kalibratie wordt gedaan met een markerpatroon — een plat vel papier (of ander materiaal) met een speciaal patroon herkend door Photoneo PhoXi 3D-scanners.

Hand-oog kalibratie: De 3D-scanner is op de robotarm gemonteerd.

Voordelen van hand-oog opkikken

Hand-oog opkikken biedt een aantal voordelen ten opzichte van de traditionele opstelling. Als u een grote bak heeft en een scanner erboven gemonteerd met een vast uitzichtpunt, kunt u de bak niet scannen met een kleine scanner. Als u een kleine scanner direct op de robotarm monteert, kunt u dichter bij de inhoud van de bak komen met de scanner en kiezen welk deel van de bak te scannen.

Een ander voordeel van hand-oog bin picking komt kijken als u twee bakken hebt. Eén scanner vast gemonteerd in een vaste positie kan geen scans van beide bakken maken — dit zou ten minste twee scanners vereisen. In tegenstelling hiertoe, zal een scanner op de robotarm gemonteerd van de ene bak naar de andere bewegen en scans maken van hun inhoud vanaf een passende afstand en hoek. Het is dus in staat om een groter gebied te dekken dan extrinsieke kalibratie.

Hand-oog bin picking kan ook de noodzaak elimineren om de kamer te verdonkeren waar de robotcel geplaatst is. Het omgevingslicht dat van een raam komt, kan serieuze uitdagingen vormen voor het ingezette 3D-visiesysteem en vereist vaak speciale inspanning om de hele kamer te verdonkeren. Een scanner bevestigd aan de robot kan scans maken van een bak vanaf de ene kant eerst en dan vanaf de andere, wat de noodzaak minimaliseert om speciale aanpassingen aan de omgeving te maken.

Het kan ook gebeuren dat het 3D-visiesysteem zelf schaduwen werpt op de bak en een hoge-kwaliteit verwerking van de scène belemmert. Dit probleem wordt meestal opgelost door een compromis te sluiten en de meest optimale positie voor de scanner ten opzichte van de bak te vinden of door de onderdelen binnen de bak handmatig te herrangschikken zodat het visiesysteem ze uiteindelijk allemaal vastlegt. Hand-oog bin picking elimineert dit probleem omdat het de scanner in staat stelt om "te kijken" naar de scène vanuit elke hoek en vanuit elke positie.

Op dezelfde manier is de hand-oog benadering een optimale oplossing voor het oppikken van onderdelen die dicht bij de wanden van de bak geplaatst zijn. De wanden — en zelfs de onderdelen zelf — kunnen schaduwen werpen en de herkenning van de onderdelen belemmeren, dus het monteren van het visiesysteem op de robotarm stelt u in staat om de onderdelen vanuit een passende hoek te benaderen en op te pikken.

Terwijl hand-oog bin picking talrijke voordelen biedt ten opzichte van extrinsieke kalibratie, is het ook eerlijk te zeggen dat een scanner bevestigd aan de robotarm de bewegingen van de robot kan beperken. Rekening houdend met deze beperking, is het raadzaam een kleinere scanner te kiezen. In het geval van de Photoneo PhoXi 3D Scanner familie, zijn de geschikte modellen XS, S, M, en L, die een scanbereik dekken van 16 cm tot 2 m.

Een ander belangrijk feit is dat de robot stil moet staan tijdens scanverwerking, wat de cyclus tijd kan verlengen. Daarom is de hand-oog benadering niet geschikt voor tijdskritische toepassingen.

Als u uw toepassing wilt automatiseren maar niet zeker weet welk type bin picking oplossing het beste geschikt is voor uw project, neem dan contact met ons op en laten we erover praten. We helpen u graag.