Limitacions de selecció i posició: factors clau a conèixer|RBTIC

What Reduces Robotic Picking Performance?

Sistemes robòtics de pick and placepoden oferir alta velocitat i repetibilitat, però el seu rendiment depèn de molt més que la càrrega útil del robot, l'abast i el temps de cicle anunciat.

Molts dels més importantslimitacions de selecció i posicióapareixen quan els productes reals es comporten de manera diferent dels models CAD ideals, les demostracions controlades o les mostres preparades amb cura. Un robot pot ser prou ràpid en el paper, però encara no té els objectius de producció perquè el sistema de visió no pot localitzar els productes de manera coherent, la pinça no pot establir una retenció fiable, els productes arriben de manera imprevisible o els canvis consumeixen massa temps de funcionament. Per aquest motiu, avaluant aaplicació de selecció robòticas'hauria de centrar en el procés complet i no només en el robot.

Les limitacions més habituals es poden agrupar en quatre àrees:

visió i detecció de productes;

presa i accés al producte;

moviment del robot i presentació del producte;

variabilitat de la producció i economia de processos.

Comprendre aquestes limitacions abans d'adquirir l'equip pot evitar que una cèl·lula robòtica de selecció i col·locació tècnicament impressionant es converteixi en un sistema de producció poc fiable.

Si teniu previst l'automatització de la selecció-i-de col·locar, exploraRBTIC tria-i-sèries de robotsper revisar configuracions i especificacions.

Un robot no pot escollir amb precisió si el seu sistema de detecció no pot determinar de manera coherent on és el producte i com està orientat. A les aplicacions robòtiques guiades per visió-, el sistema de visió normalment detecta una peça, determina la seva posició i orientació i proporciona informació d'alineació que permet al robot corregir la seva posició de selecció. Això significa que l'adquisició d'imatges fiables i la detecció de peces són fonamentals per al procés de selecció.

Diverses característiques del producte poden dificultar-ho.

Vision Limitations In Robotic Pick And Place Systems

Tipus de producte	Descripció
Productes reflectants	El metall polit, el plàstic brillant, els envasos de paper d'alumini i altres superfícies reflectants poden produir reflexos i reflexos que canvien amb l'angle de visió. El problema no és simplement que la imatge sembli brillant. El canvi de reflexos pot amagar vores, alterar característiques aparents o fer que un producte sembli diferent a mesura que canvia la seva posició. Per tant, un sistema de visió que reconeix una mostra col·locada amb cura pot tenir un rendiment menys fiable quan els productes giren, s'inclinen, es contaminen o es mouen a través de la llum ambiental canviant.
Productes transparents	Les ampolles transparents, les safates, els envasos de plàstic, els components de vidre i les pel·lícules transparents creen un repte diferent. La càmera pot capturar característiques del transportador o del fons a través del producte en lloc d'obtenir una representació estable de la superfície del producte. Per tant, la detecció i la segmentació de vores poden dependre molt de la il·luminació i les condicions de fons.
Productes de baix-contrast	Els productes també poden ser difícils de localitzar quan el seu aspecte és similar al transportador, la safata, la paperera o els objectes que l'envolten. Per exemple, separar un component fosc d'un transportador fosc pot ser molt menys fiable que detectar el mateix component contra un fons de contrast controlat.

Una de les limitacions de selecció i lloc més importants per entendre és que la mala visibilitat no sempre és un problema de resolució. L'augment de la resolució de la càmera no elimina automàticament els reflexos, la transparència, les ombres, el contrast inestable o la geometria d'il·luminació inadequada.

Depenent de l'aplicació, els millors resultats poden provenir del canvi de direcció o intensitat de la il·luminació, polarització, paràmetres d'exposició, posició de la càmera, transportador o color de fons, presentació del producte, mètode de detecció en si.

En algunes aplicacions, fer que l'escena física sigui més repetible és més eficaç que augmentar contínuament la complexitat del programari.

Per tant, la qüestió pràctica no és simplement:La càmera pot veure el producte? És:El sistema de visió pot localitzar cada variant representativa del producte de manera fiable en condicions de producció reals?

Aquesta distinció s'ha de provar abans de seleccionar l'arquitectura de visió final.

Gripper Limitations And Difficult-To-Pick Products

La detecció precisa del producte no garanteix una selecció correcta. El robot de selecció i col·locació encara necessita una ubicació repetible on l'extrem--eina del braç pugui contactar, assegurar, moure i alliberar el producte sense danys inacceptables.

Això crea una altra categoria important delimitacions robòtiques de selecció i lloc.

Les bosses, bosses, tèxtils, productes alimentaris tous, pel·lícules i altres productes flexibles poden canviar de forma entre cicles. Un punt d'adherència que sembli adequat en una imatge pot arrugar-se, col·lapsar-se, plegar-se o moure's mentre la pinça s'hi acosta. El repte es fa més difícil quan la forma del producte està influenciada pel nivell d'ompliment, l'aire atrapat, la temperatura, la pressió d'apilament o la manipulació aigües amunt. Per a aquestes aplicacions, el problema d'enginyeria no és només identificar el producte. El sistema també necessita una estratègia de subjecció que toleri la variació del producte.

La presa al buit depèn de la interacció entre el sistema d'aspiració i la superfície del producte. Els productes porosos o rugosos poden requerir diferents estratègies de buit perquè les fuites i el comportament de segellat són diferents dels de les superfícies llises i hermtiques. Els sistemes de presa comercials estan dissenyats específicament per a condicions difícils, com ara materials porosos, superfícies irregulars i posicions de recollida no definides, cosa que il·lustra per què la selecció de pinces ha de coincidir amb el producte físic en lloc de dependre d'un concepte genèric de succió.

Els productes que mereixen proves addicionals inclouen materials ondulats o porosos, components rugosos o amb molta textura, productes oliosos o humits, envasos inestables, productes amb obertures o vies de fuites, superfícies l'estat de les quals canvia durant la producció. És possible que sigui necessari una geometria-de ventosa diferent, una àrea d'agafada més gran, diversos punts de contacte, una presa mecànica, una presa d'agulla, una conformitat o un altre disseny-de l'efector final.

Fins i tot quan existeix un punt d'adherència vàlid, la pinça encara necessita suficient espai físic per arribar-hi. Els productes ben empaquetats, superposats, imbricats o orientats aleatòriament poden crear restriccions de col·lisió entre la pinça i els productes circumdants. Això és especialment important en aplicacions de recollida de contenidors i transportadors densos. Un algorisme de visió pot identificar teòricament una superfície de producte accessible mentre que l'efector físic final no pot apropar-se a aquesta superfície amb un angle segur.

És per això que s'ha d'avaluar la viabilitat de la presa juntament amb l'espai lliure del producte veí-, la direcció d'aproximació, el camí d'extracció, les dimensions de la pinça, la configuració de l'articulació del robot i el contacte amb el producte. La qüestió no és només si un producte es pot escollir una vegada. L'objectiu és establir si es pot recollir repetidament en el rang esperat de condicions del producte.

Product Presentation Can Limit Pick And Place Performance

Molts problemes de selecció robòtica s'originen abans que el robot comenci el seu moviment. Un robot i una pinça de pinça-ben dissenyats no poden compensar indefinidament un procés d'entrada incontrolat.

L'orientació aleatòria augmenta el nombre de possibles postures de selecció que el sistema ha de gestionar. Depenent del producte, algunes orientacions poden proporcionar una superfície de subjecció clara, mentre que altres creen oclusió, accés deficient, elevació inestable o riscos de col·lisió. Controlar l'orientació del producte aigües amunt de vegades pot reduir la complexitat del sistema de manera més eficaç que afegir una capacitat robòtica cada cop més sofisticada aigües avall.

Els productes superposats creen problemes tant de percepció com d'extracció. El sistema de visió ha de determinar quin producte és accessible, mentre que el robot l'ha de treure sense estirar, arrossegar o molestar els objectes veïns. Els productes flexibles embullats creen un problema encara més difícil perquè l'eliminació d'un objecte pot canviar la posició d'altres. Aquestes aplicacions normalment s'han de tractar com a problemes de prova de viabilitat-en lloc de suposar que només la programació addicional els solucionarà.

L'espaiat del producte també pot determinar si la velocitat teòrica del robot de selecció i col·locació es tradueix en un rendiment real. Penseu en un sistema dissenyat per a una taxa de producció mitjana de 60 productes per minut. Aquesta mitjana per si sola no diu a l'enginyer si el robot pot processar el flux de producte real.

Si els productes arriben de manera uniforme a un producte per segon, l'aplicació pot comportar-se de manera molt diferent d'una cinta transportadora que ofereix la mateixa velocitat mitjana en grups irregulars. Durant un clúster, poden entrar més productes a la finestra de selecció disponible del robot dels que pot processar. Els productes es poden moure fora de l'àrea de seguiment accessible abans que el robot completi les eleccions anteriors. Per tant, el rendiment mitjà pot semblar acceptable en un full de càlcul, mentre que el flux de producte instantani fa que no seleccionis a la producció.

Les possibles solucions a nivell de procés-inclouen el control de l'espai amunt, la singularització, l'acumulació, la memòria intermèdia, les zones de seguiment més grans, diversos robots i els canvis al procés d'alimentació. Això il·lustra un principi important:El rendiment del robot s'ha d'avaluar en funció del comportament real del-flux del producte, no només del rendiment mitjà.

Les aplicacions de producte en moviment-afegeixen una altra capa de complexitat perquè l'objectiu continua canviant de posició mentre el robot de selecció i col·locació planifica i executa el seu moviment.

Els sistemes de seguiment-de transportadors industrials estan dissenyats específicament per coordinar el moviment del robot amb els productes en moviment. ABB, per exemple, documenta les funcions de seguiment de la cinta transportadora i la predicció d'-objectius accessibles per a aplicacions de transport d'alta-velocitat. Tanmateix, el seguiment de la cinta transportadora no elimina totes les restriccions de moviment.

Finestra de seguiment accessible

Cada cèl·lula robòtica té una regió pràctica en la qual es pot detectar, apropar, escollir i treure un objectiu en moviment. Si un producte arriba al final d'aquesta finestra disponible abans que el robot completi la selecció, es pot perdre l'oportunitat.

El temps disponible es redueix a mesura que augmenta la velocitat de la cinta transportadora, els productes s'acosten més, la distància de recorregut del robot augmenta, el moviment de recollida es fa més complex, la latència de visió o comunicació augmenta, la presa difícil requereix un acostament o una instal·lació més lent. Per aquest motiu, la velocitat màxima del cicle del robot no s'ha de tractar com el mateix que el rendiment de producció.

L'acceleració importa tant com la velocitat màxima

Un robot de recollida i col·locació pot tenir una velocitat màxima especificada alta sense assolir aquesta velocitat durant els moviments curts de recollida-i-de col·locació. Els cicles reals inclouen l'acceleració, la desacceleració, els moviments d'aproximació, el temps de presa, el temps d'alliberament, les restriccions del camí i la lògica de control. Per tant, les aplicacions de selecció de curta-distància i-alta velocitat s'han d'avaluar utilitzant camins de moviment representatius en lloc de basar-se només en les especificacions de velocitat dels títols.

El comportament de recuperació també afecta el rendiment

El temps de cicle nominal descriu els cicles reeixits.

El rendiment de producció també depèn del que passa després d'un fracàs.

Per exemple:

El sistema torna a intentar la mateixa selecció?

Selecciona un altre producte?

Una presa fallida atura la línia?

El sistema es pot recuperar automàticament?

Un operador necessita eliminar un producte problemàtic?

Un sistema amb un cicle nominal ràpid però una intervenció manual freqüent pot oferir una productivitat efectiva menor que un sistema de recollida i col·locació una mica més lent amb una recuperació autònoma estable.

Un robot pot ser tècnicament capaç de triar molts productes diferents mentre segueix sent operativament ineficient. L'alta variabilitat SKU afecta més que el reconeixement de la visió. És possible que diferents productes requereixin canvis en els punts d'agarre, les ventoses o els dits, la velocitat del robot, els angles d'aproximació, les receptes de visió, els patrons de col·locació, els accessoris, la configuració de la càrrega útil, les regles de qualitat específiques del producte-.

Per tant, la pregunta clau no és simplement:El robot pot triar tots els SKU?

Una pregunta millor és:El sistema complet pot gestionar la barreja de SKU necessària sense un temps de canvi excessiu, complexitat d'eines o intervenció de l'operador?

Per exemple, una cèl·lula automatitzada pot ser tècnicament capaç de gestionar deu famílies de productes. Però si el canvi d'una família a una altra requereix canvis manuals d'eines, ajust de fixació, reconfiguració de la visió, selecció de programes i validació, la càrrega total del canvi pot reduir el valor de l'automatització. Quan la varietat de SKU és alta, els càlculs de viabilitat haurien d'incloure les condicions de funcionament en lloc de considerar les proves de productes individuals de manera aïllada.

Algunes aplicacions robòtiques es poden avaluar amb càlculs d'enginyeria i combinacions de components provades. Altres mereixen proves físiques abans que s'especifiqui l'arquitectura final del robot, la pinça, el sistema de visió o la cèl·lula.

Les proves de viabilitat són especialment valuoses per a productes transparents o altament reflectants, bosses flexibles, bosses, tèxtils o productes tous, superfícies poroses, rugoses, greixoses, humides o amb molta textura, productes ben empaquetats o superposats, recollida aleatòria de-bins, productes amb variacions dimensionals o d'embalatge substancials, aplicacions amb molts SKU, productes fràgils o sensibles{1} recollida de transportadors d'alta-velocitat, productes amb una orientació o presentació imprevisibles. Una prova de viabilitat útil hauria de fer més que demostrar que un robot pot triar una mostra ideal.

Principi de prova	Descripció
Utilitzeu productes representatius	Les proves han d'incloure la variació esperada durant la producció. Depenent de l'aplicació, això pot incloure diferències de dimensions, color, acabat superficial, nivell d'ompliment, condició d'embalatge, orientació, contaminació, humitat, tolerància de fabricació. Provar només la mostra més fàcil pot crear una confiança falsa.
Prova cicles repetits	Una selecció reeixida demostra que una selecció és físicament possible. No prova que el procés estigui preparat-per a la producció. Es necessiten proves repetides per exposar fallades intermitents i determinar si es produeixen problemes en condicions específiques de producte o presentació.
Mesura més que escollir l'èxit	Una prova de viabilitat hauria d'avaluar les mètriques rellevants per al requisit de producció real, com ara:- percentatge de selecció d'èxit, temps de cicle, recollides perdudes, errors d'adherència, productes caiguts, danys al producte, errors de visió, temps de recuperació, intervencions de l'operador, rendiment en les SKU representatives.

No hi ha una taxa d'èxit universal acceptable ni un marge de temps{0}}de cicle per a cada aplicació de selecció robòtica. El llindar correcte depèn dels requisits de producció, les conseqüències posteriors, l'economia laboral, els requisits de qualitat, l'amortització disponible i el cost de la fallada. Per tant, aquest llindar s'hauria de definir abans de començar les proves en lloc de seleccionar-se després de conèixer els resultats.

No tots els processos de manipulació difícils s'han de resoldre afegint un robot més avançat. De vegades, la limitació és el procés en si.

Condició limitant	Descripció
Volum de producció molt baix	La producció de baix volum no descarta automàticament l'automatització, però pot ser difícil de justificar una enginyeria i una integració extensives quan la tasca manual existent és senzilla, segura i ràpida. La decisió s'ha de basar en el cas de negoci complet i no només en la capacitat del robot.
Cap mètode d'agafament repetible	L'automatització es fa difícil quan el producte no ofereix una manera estable de localitzar-lo, accedir-hi, agafar-lo, moure'l i alliberar-lo. Si la condició de la superfície i la forma del producte varien tan àmpliament que cap enfocament de subjecció segueix sent fiable, el projecte pot requerir un canvi a la presentació o l'embalatge del producte abans que una optimització addicional del robot tingui sentit.
Excés de judici humà	Algunes tasques depenen molt de la interpretació i manipulació humana. Els elements molt embullats, inestables, entrellaçats aleatòriament o impredictibles poden requerir que l'operador prengui una nova decisió de manipulació en gairebé tots els cicles. Aquestes aplicacions no són automàticament impossibles d'automatitzar, però l'augment de la complexitat tècnica s'ha de justificar pel valor que crea l'automatització.
Requisits de canvi excessius	Un robot tècnicament flexible no garanteix un sistema de producció flexible. Si cada canvi de SKU requereix un ajust manual substancial, canvis d'eines, substitució d'accessoris, reprogramació o validació, un procés manual o parcialment automatitzat pot seguir sent més pràctic.
Pobre economia de l'automatització	La viabilitat tècnica i la viabilitat comercial són qüestions diferents. Un sistema pot escollir el producte amb èxit encara que no sigui adequat quan s'inclouen el cost total d'implementació, el manteniment, el temps d'inactivitat, els requisits de canvi, les necessitats de personal i la recuperació esperada. En aquests casos, la millor solució d'enginyeria pot ser millorar la presentació del producte, redissenyar la interfície de presa, automatitzar només la part més repetitiva del procés, combinar operacions manuals i robòtiques, conservar el procés manual existent.

La solució més eficaç no sempre és un robot més potent. Molts problemes de selecció robòtica es poden reduir millorant el procés al voltant del robot pick and place.

Abans d'augmentar la velocitat del robot o la complexitat de la visió, avalueu si l'aplicació es pot simplificar mitjançant un espai controlat del producte, una il·luminació millorada, fons consistents, una millor orientació del producte, una individualització, superfícies d'agafament més accessibles, eines d'extrem-de-braç adequades, canvis específics de SKU-reduïts, un millor emmagatzematge i control del transportador.

L'objectiu hauria de ser crear un procés repetible que el robot pick and place pugui executar de manera fiable. Un procés físic més senzill i controlat sovint produeix un sistema d'automatització més robust que demanar al robot, al sistema de visió i al programari que compensi la variabilitat il·limitada.

P: Quines són les principals limitacions dels robots pick and place?

R: Les principals limitacions de selecció i lloc solen estar relacionades amb la detecció del producte, la fiabilitat de l'agafament, l'accés del robot, la presentació del producte, el seguiment de la cinta transportadora, les restriccions de temps de cicle-i la variabilitat del producte. L'economia del projecte i els requisits de canvi també poden limitar si la selecció robòtica és pràctica.

P: Quins productes són difícils de triar per als robots?

R: En general, els productes són més difícils de triar quan són transparents, reflectants, flexibles, porosos, fràgils, ben empaquetats, superposats, enredats o molt variables en forma i orientació. Aquestes característiques poden afectar la detecció de la visió, l'adherència, l'eliminació de col·lisions o les tres.

P: Per què un sistema robòtic de selecció i col·locació perd productes?

R: La detecció de la visió no és fiable, l'accés insuficient a la pinça, errors d'adherència, espai irregular del producte, velocitat elevada del transportador, temps de seguiment limitat, limitacions d'abast del robot o taxes d'arribada temporal del producte-que superen la capacitat de processament del sistema.

P: Una càmera millor pot resoldre els problemes de selecció robòtica?

A: No sempre. Una resolució més alta de la càmera no resol automàticament l'enlluernament, la transparència, el baix contrast, la poca il·luminació, l'oclusió o la presentació inestable del producte. La il·luminació, la col·locació de la càmera, el control de fons, la polarització, el mètode de detecció i la presentació del producte poden ser igual o més importants.

P: Com saps si un producte es pot escollir automàticament?

R: Les proves de viabilitat representatives són una de les maneres més fiables d'avaluar una aplicació difícil. Les proves han d'utilitzar una variació realista del producte i mesurar l'èxit de la selecció repetida, el temps de cicle, els modes de fallada, els danys al producte, el comportament de recuperació i la intervenció de l'operador.

P: Quan s'ha de provar una aplicació de recollida robòtica abans de comprar-la?

R: Les proves són especialment importants quan els productes són flexibles, transparents, reflectants, porosos, fràgils, orientats aleatòriament, ben empaquetats, es mouen a gran velocitat o significativament diferents entre les SKU. Les proves també són valuoses quan el principi d'agafament proposat o el mètode de visió no s'ha demostrat ja en productes representatius.

El més importantlimitacions de selecció i posiciópoques vegades es defineixen només per l'especificació del robot pick and place. L'èxit de la selecció robòtica depèn de la interacció completa entre el producte, el sistema de visió, la pinça, el moviment del robot, el transportador, la presentació aigües amunt, la variació de la producció i els requisits operatius. Un robot amb prou càrrega útil, abast i velocitat nominal encara pot funcionar malament quan els productes no es poden veure de manera coherent, les superfícies d'agafament no són fiables, l'accés està restringit, els productes arriben de manera imprevisible o els canvis de SKU creen una complexitat operativa excessiva.

Per a aplicacions difícils, el millor enfocament és identificar aquestes limitacions d'hora i provar productes representatius abans de comprar el sistema complet.

L'objectiu no és simplement demostrar que un robot pot fer una selecció exitosa. Es tracta de determinar si el procés complet pot repetir aquesta selecció de manera fiable, a la velocitat de producció requerida, en les condicions que realment existiran a la fàbrica.

Preparat per implementar la selecció i el lloc robòtics?
Tant si esteu actualitzant l'automatització de final de línia com si busqueu un proveïdor de robots de selecció-i-confiable, poseu-vos en contacte amb RBTIC per obtenir solucions personalitzades de selecció-i-de col·locació i dissenys de disseny, o per reservar una visita a la fàbrica.