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Automatisation adaptative

Avec des données 3D vers des robots autonomes

Jusqu’à présent, les robots étaient des exécutants « aveugles » qui suivaient des trajectoires définies et fixes. Les données 3D permettent aux robots de s’adapter à chaque situation et de réagir à leur environnement. Une promesse qui devient réalité. Le robot devient un travailleur agissant de façon autonome.
Avantages : Délais d’aménagement rapides, grande variété des pièces à fabriquer, autoapprentissage simple, alimentation des pièces simplifiée par un degré d’automatisation systématiquement élevé.
 
Chaque étape du processus est réfléchie, toutes les éventualités sont exclues. L’automatisation permet de produire de grandes quantités, de façon très efficace. Un haut degré de spécialisation améliore encore davantage l’efficacité. Mais cela se fait aux dépens de la souplesse et de la vitesse d’aménagement de ces installations spécialisées, mais coûteuses. Il n’est pas rentable de produire rapidement une petite série de pièces alternatives. Chaque étape du processus doit être ajustée. Les petites séries sont souvent confectionnées et produites manuellement de façon laborieuse. Souple, économique, mais lent et sans stabilité de processus.

Les robots travaillent de façon adaptée à la situation

Le développement des caméras 3D et des logiciels prenant en charge les données 3D donne au secteur l’accès à de nouvelles technologies en visionique. La vision 3D permet de résoudre de nouvelles tâches qui n’étaient pas réalisables en 2D.
 
Un robot saisit de façon sûre et fiable des morceaux de tuyau en T en vrac et superposés directement dans une petite caisse de transport. Un autre robot dépalettise de grosses pièces en aluminium directement d’un convoyeur. Sa pince robuste, mais sensible trouve une préhension sûre. Dès le premier essai, sans la moindre collision avec la pièce. Pourtant, sur les palettes usagées ou sales, les pièces sont souvent décalées ou inclinées en raison des résidus de fonderie. La robotique a dû être considérablement améliorée pour permettre cette « préhension en caisse » (prélèvement sur emplacement ou Bin Picking) et ce dépôt en bonne position.
L’utilisateur peut facilement modifier la séquence des
étapes du processus avec Mikado ARC

L’intégrateur système isys vision, situé à Freiburg, a développé à cet effet une solution appelée « MIKADO Adaptive Robot Control » (en court : ARC). Une commande de robot configurable avec planification de trajectoire propre et contrôle des collisions. Avec une cinématique inverse propre, les angles d’articulation des bras du robot sont calculés pour les positions de préhension ou les déplacements. Les points de départ pour les calculs complexes sont les informations 3D comme la forme des pièces, la position, l’emplacement ou une représentation virtuelle de l’environnement. Un grand nombre de robots déjà sur le marché peuvent être commandés via MIKADO ARC, ce qui élimine la nécessité d’une longue programmation. Les changements de pièces sont rapidement réalisés, ce qui permet la production de petites séries avec cette manutention robotisée des matériaux.

Les caméras 3D détectent la situation

Les données initiales sont déterminantes pour une commande optimale du robot. Selon le projet et l’utilisation, l’intégrateur décide de la technologie de caméra 3D appropriée. Pour ce faire, parallèlement à l’adéquation générale du procédé et les coûts, des paramètres tels que la précision, la vitesse et la collecte robuste de données jouent aussi un rôle.
 
Les procédés classiques comme le temps de vol, la stéréovision ou la triangulation laser sont évalués uniquement en présélection. Beaucoup des caméras 3D utilisées actuellement sont des systèmes hybrides et utilisent plusieurs caractéristiques procédurales pour couvrir un plus large éventail d’applications et améliorer les résultats.
Avec une ligne de base variable et un projecteur de
texture 100 W, les caméras de stéréovision de la
série Ensenso X permettent d’obtenir des distances
de travail d’environ 5 mètres
isys vision utilise les caméras de stéréovision 3D d’Ensenso pour la préhension sur emplacement et la manutention des matériaux. Ces caméras sont équipées de deux caméras matricielles fonctionnant selon le principe de la stéréovision, en conjonction avec un performant projecteur de textures, ce qui permet d’acquérir des données 3D robustes, même sur les pièces ayant des surfaces difficiles. Pour ce faire, les caméras compactes de la série N sont particulièrement adaptées, surtout pour les distances de travail réduites, et sont généralement utilisées directement sur la tête du robot, à titre d’œil mobile. Grâce à sa ligne de base flexible très variable avec différentes caméras d’IDS Imaging Development Systems GmbH, le nouveau système 3D de la série X peut détecter de gros volumes à distance et est optimalement adapté à la manutention de matériaux en vrac dans de gros box grillagés. Avec une puissance de 100 W, la lumière à LED du projecteur crée même à de grandes distances de travail (5 m) des textures très fines à la surface des pièces. Le système ne dépend ainsi pas de l’environnement et permet des temps d’exposition courts. Déjà avec 1 ou 2 paires d’images, il est possible d’obtenir des résolutions 3D de quelques millimètres. Avec des temps d’exposition courts, la prise de peu d’images et des algorithmes de corrélation d’images stéréo très rapides, les données 3D sont déjà prêtes à un traitement ultérieur après environ 500 ms. Cela permet des cadences très élevées dans la manutention des matériaux.
 
Les autres avantages de l’utilisation de deux caméras matricielles sautent aux yeux. En plus de la collecte de données 3D par stéréovision, les images brutes des caméras matricielles permettent aussi d’acquérir des caractéristiques de référence sur une scène et de les utiliser pour l’ajustement continu de la vision artificielle. Les résultats procéduraux restent constants et robustes. Les contrôles périodiques et la recalibration complexe du système de stéréovision ne sont donc plus nécessaires.
 
Avec des capacités telles que la préhension sur emplacement et l’alimentation des pièces en bonne position des pièces, la robotique combinant le MIKADO ARC et les caméras 3D Ensenso comble ainsi le fossé vers l’automatisation adaptative. Même les petites séries peuvent ainsi être automatisées de façon simple et rentable.