Le robot est lui-même
Prélèvement entièrement automatique de produits inconnus dans des matériaux en vrac
Depuis quelques années, la robotique en intralogistique fait l'objet d'un véritable battage médiatique, que ce soit dans les revues spécialisées ou lors des salons professionnels. La plupart de ces robots sont classiques avec un bras articulé à six axes et cherchent leur voie de la production vers la logistique. L'objectif : prélever entièrement automatiquement de petites pièces. Le principal moteur de ce phénomène est la pénurie de main-d'œuvre, et le principal défi n'est pas tant le composant technique tel que le robot ou la pince, mais la conception d'un processus économique global. Étant donné que les robots ne peuvent manipuler qu'une partie des articles de chaque gamme, il existe des flux de marchandises parallèles et donc des risques potentiels en matière de flux de marchandises, d'inventaires, de synchronisation et de consolidation.
Le robot de prélèvement « autopick » de la société psb intralogistics GmbH de Pirmasens relève ce défi. La solution entièrement automatisée pour le prélèvement d'articles individuels se compose essentiellement d'un robot avec pince, du réseau informatique de l'ensemble de l'installation et d'un système de traitement d'images performant, et est équipé de deux caméras 3D Ensenso d'IDS Imaging Development Systems GmbH.
Application
Le système de vision agit comme l'œil du robot. Il reconnaît les surfaces saisissables sur les objets à traiter dans le conteneur source et calcule les points de saisie et les trajectoires sans collision pour le robot. Il peut ainsi prélever des produits inconnus directement dans le vrac et les placer dans le conteneur cible dans la zone la moins remplie. Les ventouses permettent de saisir les objets correspondants en douceur. Un « apprentissage » (teach-in) préalable des différents produits n'est pas nécessaire. Qu'il s'agisse de bouteilles de médicaments ou d'emballages de thé, la pince multifonctionnelle peut être conçue individuellement pour une grande variété d'articles avec différentes unités d'emballage. Le système apprend au fil du temps laquelle des différentes prises fonctionne le mieux pour chaque article. La performance de prélèvement réalisable pour une installation sécurisée par le processus dépend fortement des caractéristiques des objets à saisir et se situe entre 300 et 500 pièces par heure.
Deux caméras 3D du type Ensenso N35 fournissent au système les données d'image nécessaires. Elles fonctionnent selon le mode « Projected Texture Stereo Vision ». Chaque modèle utilise deux capteurs CMOS et un projecteur, qui projette des structures de soutien sur l’objet à acquérir - même dans des conditions d'éclairage difficiles. Le mode suit donc le principe de la vision spatiale (stéréovision), qui est inspirée de la vision humaine. Le résultat est un nuage de points 3D qui sert de base aux informations spatiales requises sur les objets.
Pour l'intégration des caméras dans autopick, psb intralogistics a utilisé le kit de développement logiciel Ensenso (SDK). Outre l'assistant pour une configuration simple et une assistance lors du calibrage des caméras 3D, il existe la possibilité de traiter encore plus rapidement les données 3D avec des processeurs graphiques.
Cela permet également de produire un seul nuage de points 3D à partir de toutes les caméras utilisées dans les applications à caméras multiples ainsi que de composer en direct des nuages de points 3D depuis différentes perspectives.
La première caméra est installée au-dessus de la boîte source afin de pouvoir la considérer comme un objet de collision dans la planification de la trajectoire du bras du robot. Ici, les parties inconnues sont présentées et le nuage de points pour la recherche du point de saisie est généré. Ce nuage est réalisé à l'aide du logiciel Mikado ARC (Adaptive Robot Control) d'isys vision. Il combine la technologie de caméra stéréovision 3D d'Ensenso avec une commande de robot adaptative facilement configurable. Le résultat est une solution complète de vision robotique en 3D pour le prélèvement dans des bacs et la manipulation de pièces avec un robot autonome, tel que fourni par autopick. Au lieu de suivre des trajectoires prédéfinies, apprises et fixes, il s'oriente de manière indépendante dans l'espace de travail et réagit à chaque situation.
La deuxième caméra est située au-dessus de la boîte cible. Les positions de stockage libres sont recherchées ici. De plus, la hauteur Z du contenu de la caisse est calculée afin de pouvoir en tenir compte lors de la détermination de la position de stockage. Une occupation régulière de la boîte cible ainsi qu'une dépose délicate des produits constituent un facteur décisif. Ce dernier point est particulièrement important lors du prélèvement de pièces fragiles. L'acquisition d'images s'effectue de manière asynchrone par rapport au mouvement du robot afin de pouvoir travailler de manière optimisée en termes de temps de cycle.
Nous avons choisi l'Ensenso N35 en raison de sa forme compacte et de la qualité élevée de ses nuages de points. Pour le champ de vision considéré, la série N est idéale.
« La configuration de la caméra peut être ajustée facilement et précisément à la gamme de produits correspondante ou même adaptée pendant le processus », explique le responsable du système chez psb intralogistics. Les informations sur la saisie et les ordres de prélèvement sont échangés via l'interface du système de gestion d'entrepôt.
Perspectives
Le commerce en ligne poursuit sa forte croissance. Dans le même temps, le secteur du commerce électronique devient de plus en plus compétitif. Des technologies intralogistiques innovantes sont donc souvent nécessaires pour rester compétitif. Par ailleurs, il n'y a guère d'autre secteur de l'économie qui soit autant confronté au manque de jeunes talents que la logistique. L'avantage économique des robots de prélèvement est donc si élevé qu'ils auront une place permanente dans la préparation des commandes à moyen ou long terme. Les solutions sous-jacentes dotées d'intelligence artificielle apprendront à maîtriser d'autres défis que la préhension - de manière autonome ou en collaboration avec des humains, de manière fiable et précise. Le traitement d'images, notamment avec des caméras 3D, fournit la vue d'ensemble décisive ainsi que la sécurité nécessaire.
Ensenso N35 - La vision 3D rapide et précise
- Interface GigE – utilisation universelle et flexible
- Boîtier en aluminium compact et robuste
- IP65/67
- Des capteurs CMOS à obturateur global et un projecteur de motifs, des DEL bleues ou infrarouges au choix
- Images/s max. (3D) : 10 (2 x compartimentage : 30) et 64 disparités
- Images/s max. (traitement hors ligne) : 30 (2 x compartimentage : 70) et 64 disparités
- Conception pour des distances de travail de 3 000 mm (N35) maximum et des champs d’images variables
- Production d'un seul nuage de points 3D de toutes les caméras utilisées dans les applications à caméras multiples
- Composition en direct des nuages de points 3D de différentes perspectives
- Technologie FlexView intégrée pour une précision du nuage de points et une robustesse des données 3D provenant de surfaces difficiles encore plus grandes
- Mode « Projected Texture Stereo Vision » pour la capture de surfaces déstructurées
Client
psb intralogistics GmbH planifie et réalise des systèmes complets pour le flux de matériaux et le stockage au sein d'entreprises de production et de distribution. Forte d'une expérience de 130 années, la société psb est devenue l'une des entreprises leaders du secteur de l'intralogistique en Europe. Les solutions sur mesure pour chaque client dépassent nettement les systèmes logistiques « standard » en termes d'efficacité et de rentabilité.
https://www.psb-gmbh.com
