Czym jest bin picking?

Jak wspomniano powyżej, bin picking jest jedną z implementacji systemów wizyjnych 3D. Dzięki użyciu wizji 3D specjalnie zaprogramowane ramię robota wyciąga detale z pojemników, a następnie umieszcza je w konkretnym miejscu i położeniu. Szczególną cechą takiej współpracy systemu wizyjnego z ramieniem robotycznym jest to, że zawartość kontenerów może być nieuporządkowana i zawierać więcej niż jedną referencję.

Gdzie stosuje się bin picking?

W wielu miejscach bin picking można zastąpić systemem rozdzielania, takim jak podajnik wibracyjny. W pozostałych, jeszcze do niedawna, detale segregowano ręcznie. Na szczęście zarówno roboty, jak i systemy wizyjne, są oferowane w coraz lepszych warunkach cenowych. Dzieje się tak za sprawą rosnącej konkurencji na rynku producentów systemów wizyjnych 3D. Ponadto rosnące koszty zatrudnienia sprawiają, że wymiana etatu na robota to inwestycja, która zwraca się coraz szybciej. Stąd też rozwiązania robotyczne typu bin picking są chętniej stosowane w fabrykach niż jeszcze kilka lat temu.

Typowymi gałęziami przemysłu dla zastosowania systemu bin picking są przemysł maszynowy, motoryzacyjny i metalurgiczny. Ponadto z powodzeniem można go również stosować w innych gałęziach produkcji (np. farmaceutycznej).

Standardowymi zastosowaniami dla systemów bin picking są: paletyzacja, załadunek, sortowanie, układanie w matrycach, wsparcie obróbki lub montażu poprzez podanie referencji do maszyny.

Jakie problemy firm produkcyjnych rozwiązuje bin picking?

1. Niedobór pracowników fizycznych na liniach produkcyjnych

Proste zadania na liniach produkcyjnych są zazwyczaj nudne i słabo opłacalne. Co więcej, niektóre z nich mogą być też wymagające fizycznie. Z tych powodów trudno jest znaleźć personel. Na szczęście dzięki robotyzacji i automatyzacji można z łatwością rozwiązać tę kwestię.

2. Przestoje związane z wypadkami pracowników na liniach produkcyjnych

Zastąpienie maszynami pracowników na stanowiskach produkcyjnych pozwala nie tylko na poprawę i ochronę ich zdrowia, ale także na niezakłóconą produkcję. Jednostajne, wymagające wysokiego poziomu koncentracji zadania zwiększają szansę na kontuzję. Dodatkowo roboty utrzymują stałe, równomierne tempo pracy.

3. Niska wydajność pracy linii produkcyjnej

Zrobotyzowane stanowiska produkcyjne najczęściej zwiększają wydajność całej linii produkcyjnej. Maszyny nie męczą się i nie chorują, jak również mogą pracować całą dobę. Także tempo ich pracy można w pewnym stopniu dostosować do zapotrzebowania i dzięki temu uzyskać planowaną wydajność.

4. Duża liczba NOKów

Tam, gdzie w grę wchodzi czynnik ludzki, częściej pojawiają się błędy. Systemy wizyjne 3D, choć z założenia mają odzwierciedlać pracę ludzkiego oka, nie męczą się tak, jak ono. Stąd na etapie sortowania referencji można wyeliminować produkty uszkodzone. Umożliwia to niemal bezbłędne wykonanie zadania i redukcję produktów wadliwych.

Bin picking: wady

Największą wadą tego systemu jest to, że nie jest w stanie obsłużyć wszystkich detali. W szczególności te o nieregularnych kształtach, klinujące się lub trudne w rozpoznaniu dla systemu wizyjnego nie zostaną poprawnie posegregowane czy przeniesione. Jednakże można ten problem rozwiązać na kilka sposobów:

• poprzez zastosowanie systemu FlexiBowl (dla małych i średnich detali);
• poprzez wstępne rozłożenie, np. na taśmociągu (dla dużych detali).

Jakie elementy są konieczne w systemie bin picking?

• Ramię robotyczne
• Dostosowany do zadania chwytak
• System wizyjny 3D
• Odpowiednie, dedykowane oprogramowanie

Jak przebiega praca systemu?

Etap 1: rozpoznanie

W pierwszym etapie system wizyjny wraz z oprogramowaniem skanują i analizują ułożenie detali w pojemniku. Równocześnie system wybiera jeden z dostępnych do pobrania detali oraz sposób pobrania (jak robot ma się ustawić). Dane o środowisku, np. warunki oświetleniowe, powinny zostać zdefiniowane wcześniej. Po rozpoznaniu ułożenia detali, system przechodzi do kolejnego etapu działania.

Etap 2: pobranie

Na podstawie danych zebranych w poprzednim etapie, system przekazuje komendy do układu sterowania robota. Układ oblicza optymalny sposób pobierania. Następnie ramię robotyczne pobiera referencje z pojemnika. Dzieje się tak do momentu, aż pojemnik jest całkowicie opróżniony lub gdy nie będzie już możliwości pobrania pozostałych w koszu detali.

Etap 3: odłożenie

Finalnie ramię robota umieszcza referencje w zdefiniowanym miejscu. Może to być inny pojemnik, matryca czy maszyna obróbcza.

Wyzwania napotykane w aplikacjach bin picking i jak im sprostać

Najpoważniejszym wyzwaniem dla systemów bin picking jest takie ułożenie detali, że robot nie jest w stanie ich pobrać. Wtedy warto zastosować system potrząsający pojemnikiem. W ten sposób dochodzi do przemieszczenia się detali, dzięki czemu stają się dostępne dla robota. Więcej o utrudnieniach związanych z chaotycznym ułożeniu detali można przeczytać w naszym artykule o porządkowaniu aplikacji losowej.

Nieprecyzyjne pobranie detalu – zazwyczaj do pobierania używa się chwytaka z magnesem (jeśli detal jest magnetyczny) lub przyssawką. W rezultacie pobranie bywa mało precyzyjne. Rozwiązaniem jest zdefiniowanie miejsca odłożenia pośredniego (np. gniazda kształtowego), aby ułożyć odpowiednio detal. Z miejsca można pobrać detal albo z użyciem drugiego, bardziej precyzyjnego chwytaka, albo tego samego, jeśli wykona zadanie wystarczająco dokładnie. Finalnie, ramię robotyczne umieszcza element w miejscu docelowym.

Ponieważ stan środowiska pracy systemu bin picking musi być wstępnie zdefiniowany, jeżeli dojdzie do jego zmiany, robot może mieć trudności z wykonaniem swojego zadania. Najczęściej dochodzi do zmiany warunków oświetleniowych. Rozwiązaniem takiej sytuacji jest umieszczenie systemu w specjalnej zabudowie z własnym, niezmiennym oświetleniem.

Najczęściej zadawane pytania

Czy można przezbroić robota do bin picking lub przeprogramować do nowych referencji?

Warto zaznaczyć, że robot może od samego początku zostać zaprogramowany do obsługi różnych referencji oraz mieć w zestawie wymienny chwytak. Jeżeli jednak firma produkcyjna chciałaby poszerzyć możliwości posiadanego już robota, to może nam zlecić przeprogramowanie, dodanie systemu wizyjnego, wykonanie nowego osprzętu, a także przeniesienie go w inne miejsce.

Czy bin picking można zastosować przy przenośnikach taśmowych?

Tak, przesuwanie się pojemników na taśmie nie jest szczególnym ograniczeniem dla stosowania bin picking.

Kiedy opłaca się zainwestować w bin picking?

Oszacowanie kosztów to podstawa. Każdy robot jest inwestycją i dlatego najpierw warto się zastanowić, kiedy ona się zwróci. Innymi przesłankami do zastosowania bin picking w fabryce jest środowisko pracy. Jeśli jest nieprzyjazne dla ludzi, występuje w nim wysokie natężenie hałasu czy wysoka lub niska temperatura, to warto odciążyć pracowników pracą robota. Możesz też, jako wsparcia, skorzystać z naszego narzędzia: kalkulator kosztów inwestycji w bin picking.

Czy bin picking wymaga użycia systemu wizyjnego 3D?

System wizyjny 3D jest niezbędny w pracy robota do bin picking. Jedynie przy zastosowaniu takiego systemu jak FlexiBowl (więcej o FlexiBowl), taśmociągu lub płaskiego rozłożenia detali, można użyć kamery 2D. Ponadto ze względu na dokładność i efektywność procesu, system wizyjny 3D jest zalecanym elementem dla systemu bin picking. Co więcej, dzięki kamerom 3D robot jest w stanie “widzieć” głębię, a tym samym precyzyjnie wyjmować i układać detale.

Czy możliwe jest wykorzystanie bin picking w aplikacji z cobotem?

Tak, taka konfiguracja jest możliwa. W tej sytuacji warto także dodatkowo zabezpieczyć środowisko pracownicze przed błędami ludzkimi, np. używając systemu bezpieczeństwa Thermosafety.

Czy system bin picking sprawdzi się dla referencji, które są błyszczące?

Obecnie systemy wizyjne 3D dla aplikacji bin picking tworzone są także z myślą o produktach, które odbijają światło. W związku z tym zastosowanie ich w pracy z takimi referencjami nie powinno stwarzać problemów.

Czy podczas operacji robot może zderzyć się z innym robotem, ścianą bądź osobą?

Nie. Gwarantują to odpowiednie zabezpieczenia miejsca pracy oraz jego oprogramowanie. O ile człowiek nie znajdzie się w nieprzewidzianym procedurami bezpieczeństwa miejscu, to nic mu nie grozi. Dla pewności zawsze można zastosować dodatkowe zabezpieczenia, np. odróżniający ludzi od maszyn system bezpieczeństwa Thermosafety.