Dobry producent maszyn wie, że każda linia produkcyjna posiada swoje unikalne procesy produkcyjne. Najczęściej koniecznością jest zbudowanie maszyny dedykowanej. Z tego powodu kluczowym jest posiadanie na pokładzie zgranego zespołu kreatywnych automatyków.

Bin picking nie jest wyjątkiem. Producent maszyn może natrafić na zlecenia o różnym poziomie skomplikowania. W przypadku bin pickingu aplikacje, biorąc pod uwagę łatwość wykonania, można podzielić na trzy typy: ustrukturyzowaną, półustrukturyzowaną, losową.

Podział aplikacji bin picking ze względu na poziom skomplikowania:

• ustrukturyzowana – referencje są umieszczane lub układane w pojemniku w zorganizowany, przewidywalny sposób; obrazowanie i pobieranie są łatwe.
• półustrukturyzowana – referencje są umieszczane w pojemniku z pewną organizacją i przewidywalnością; obrazowanie i pobieranie są ułatwione.
• losowa – referencje znajdują się w całkowicie przypadkowych pozycjach w pojemniku, w tym w różnych orientacjach, nakładają się na siebie, a nawet zaczepiają się o siebie; obrazowanie i pobieranie są bardzo utrudnione.

Jak podejść do problemu aplikacji losowej?

Choć odpowiedź wydawać może się trywialna, to rozwiązanie należy opracować w sposób metodyczny, od ogółu – do szczegółu. Co należy przez to rozumieć?

Za punkt wyjścia należy obrać same referencje. W pierwszej kolejności warto zastanowić się, czy w przypadku danych detali zbawiennym nie będzie wdrożenie rozwiązań sprzętowych potrząsających nimi. Dalej dobrze jest wziąć pod uwagę, czego potrzebuje robot do prawidłowego pobrania referencji. Następnie można przejść do kolejnych elementów: ramienia robotycznego i jego otoczenia. Ponadto możliwe, że koniecznym będzie opracowanie strategia postępowania w przypadku nieprawidłowego pobrania referencji.

Strategia działania krok po kroku

1. Uporządkowanie losowo ułożonych referencji

Aby osiągnąć minimalny wymagany poziom uporządkowania detali, najłatwiej jest zastosować dedykowane rozwiązanie sprzętowe i technologiczne.

a) System wstrząsający pojemnikiem
Potrząsanie pojemnikiem z referencjami pozwala na ich ponowne ułożenie. Dzięki temu dochodzi do uwolnienia detali, które poprzez swoje ułożenie były niedostępne dla chwytaka robota.

b) FlexiBowl
Jest to ciekawe rozwiązanie. Detale rozkładane są na taśmie przemieszczającej się po obwodzie koła. Od czasu do czasu bywają potrząsane, aby nie nachodzić na siebie. W ten sposób robot bin picking ma znacznie ułatwione zadanie. Więcej o systemie FelxiBowl napisaliśmy tutaj.

c) Przygotowanie pośredniego miejsca na odłożenie referencji
Zdarza się, że robot pobierze detal nieprecyzyjnie. W konsekwencji nie jest w stanie odłożyć go np. do miejsca docelowego w wymagany sposób. Wtedy przydaje się stworzenie “stacji pośredniej”, na której robot odłoży detal, a następnie pobierze ponownie, już w prawidłowym ułożeniu.

d) Wstępne rozłożenie na taśmociągu
Pomaga zwłaszcza w przypadku dużych, łatwo zakleszczających się referencji. Rezygnacja z pojemnika i równomierne, w miarę uporządkowane ułożenie elementów do pobrania znacząco upraszcza zadanie.

2. Zaprojektowanie dedykowanego chwytaka

Chwytanie detalu to jedna z podstawowych kwestii jaką rozpatruje się na etapie projektowania rozwiązania bin picking. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest chwytak z przyssawkami lub elektromagnesem, można również zastosować chwytak szczypcowy lub dowolną kombinację w bardziej problematycznych przypadkach. Dobranie odpowiedniego chwytaka ma duży wpływ na późniejsze działanie całej aplikacji.

3. Programowanie punktów chwytu oraz strategii pobierania

Po wgraniu modeli 3D detali należy dobrać punkty, do których robot będzie podjeżdżał chwytakiem w celu pochwycenia detalu. W przypadku małych detali o zwartym, regularnym kształcie zazwyczaj punkty te są oczywiste. Trzeba poświęcić więcej uwagi temu punktowi, gdy detale mają nieregularne kształty. Zazwyczaj projektuje się kilka punktów pobrania uzależnionych od orientacji detalu w koszu. Należy przewidzieć różne dostępne opcje, a później przetestować i wybrać optymalne rozwiązanie. Tutaj należy również wspomnieć o różnych strategiach pobierania z kosza. Należy je dobrać tak, aby robot pobierał ten detal, który aktualnie jest w najlepszej orientacji. W ten sposób można uniknąć kolizji, zakleszczenia czy niepewnego chwytu.

4. Programowanie ścieżki pobierania

Punkt chwytu to jedno, a dotarcie do niego i wyciągnięcie z kosza wraz z detalem to drugie. Programista musi zadbać o to, aby robot bezkolizyjnie podjechał do detalu, a następnie w odpowiedni sposób wydostał go z kosza. Biorąc pod uwagę nieregularność ułożenia detali w koszu (np. przy ścianie kosza), różne punkty chwytu oraz możliwe różne kąty poboru, aplikacja nie jest tak oczywista, jak w przypadku programowania statycznych punktów.

5. Testy na produkcji i wprowadzenie korekt do oprogramowania

Bywa, że pomimo dopracowanych testów, w systemie trzeba wykonać pewne korekty. Najczęściej integratorzy dowiadują się o tym po instalacji robota na docelowej linii produkcyjnej i sprawdzeniu go na dużej ilości detali wszystkich referencji. Dobrą wiadomością jest, że poprawki oprogramowania i ponowne sprawdzenie działania aplikacji nie zabierają już tak wiele czasu, jak pierwotne.

Z opisu może wynikać, że sprostanie wyzwaniom aplikacji losowej wcale nie jest takie trudne. Ponieważ w niniejszym artykule nie zdołaliśmy wziąć pod uwagę wszystkich możliwych problemów, rzeczywiście można odnieść takie wrażenie. Przykładem nieprzewidzianego utrudnienia jest zbyt wysoka czułość kamery – rozwiązanie zaprezentowaliśmy w naszym case study. Warto również podkreślić, że z powodu unikalności każdego procesu produkcji, zawarcie każdego z nich jest niemożliwe. O sposoby rozwiązań najlepiej zapytać doświadczonego producenta maszyn. Jednym z nich jesteśmy my, dlatego zapraszamy do kontaktu.