Screwdriver™ – inteligentne stanowisko zrobotyzowane – system wizyjny.
W dobie postępującej robotyzacji produkcji coraz większą rolę zaczynają odgrywać układy wspomagające pracę robota. Są to różnego rodzaju sensory, chwytaki, układy zabezpieczające. Jednak największy wpływ na wydajność stanowiska ma zastosowany system wizyjny.
Firma Robotorium od jednego ze swoich klientów dostała zadanie zrobotyzowania stanowiska przykręcania płyt PCB zasilaczy do obudowy odbiorników telewizyjnych. Do tej pory zadanie to było realizowane przez operatora, a przez dużą monotonność tej pracy – model odbiornika, a co za tym idzie i zasilacza, zmienia się raz na kilka godzin – często zdarzały się pomyłki, jak chociażby brak wkręta. Zespół Robotorium stanął przed trudnym zadaniem wkomponowania celi z robotem w istniejącą linię montażową. Co więcej, maszyna musiała działać w pełni bezobsługowo. Automatyczne rozpoznanie modelu TV i następnie uruchomienie odpowiedniego programu w robocie. Na danej linii montowane są TV o wielkości od 32” do 55”. Są one transportowane na szerokim pasie bez mechanizmów do precyzyjnego ustalenia pozycji. Zachodzi więc potrzeba wyposażenia robota w system, który będzie naprowadzał go tak, by zawsze trafił wkrętem w otwór montażowy.
Początkową fazą projektu było wybranie robota. Bliska obecność operatorów na linii montażowej wymusiła zastosowanie robota współpracującego. Po analizie zasięgu i innych istotnych parametrów wybór padł na UR5. Został on wyposażony w pneumatyczną wkrętarkę z automatycznym podajnikiem wkrętów. Po skomponowaniu części mechanicznej projektu przyszedł czas na wyposażenie stanowiska w odpowiednią sensorykę i uczynienie go inteligentnym.
Pracownicy Robotorium zgłosili się do firmy SICK w celu dobrania odpowiedniego wyposażenia. Pierwszym i najważniejszym wyzwaniem był system naprowadzający robota. Aktualnie najczęściej stosowane w tego typu aplikacjach są systemy wizyjne 2D lub nawet 3D w bardziej skomplikowanych przypadkach. Nie inaczej było i tym przypadku. Specjaliści obu firm poprzez szereg testów wypracowali wspólnie rozwiązanie, którym był PLOC2D. Nazwa urządzenia pochodzi od angielskiego określenia Part Localization 2D. Jest to system wizyjny dedykowany do współpracy z robotami. Urządzenie występuje w kilku wariantach, a główną różnicą jest rozdzielczość sensora optycznego (od 1MPx do 4MPx) oraz wielkość obudowy. PLOC2D współpracuje bezpośrednio z kontrolerem robota, nie ma konieczności obróbki wyników na zewnętrznym komputerze. Jest to tzw. Smart Camera. Optyka kamery, a więc zarówno obiektyw, jak i oświetlacz są wymienne i wybierane do konkretnego przypadku. Największą jednak zaletą tego urządzenia w tej aplikacji jest natywne wparcie dla robotów UR. PLOC2D posiada wtyczkę URCap, dzięki której integracja kamery sprowadza się do kilku niezbyt skomplikowanych kroków.
Finalna dokładność całego układu jaką udało się uzyskać to mniej niż 1mm. Zastosowana została kamera o rozdzielczości 2MPx. Dużym wyzwaniem były różne wysokości telewizorów. Na szczęście w urządzeniu PLOC2D dostępnych jest wiele płaszczyzn roboczych, więc nie stanowiło to przeszkody. Kamera po otrzymaniu sygnału wyzwalającego z kontrolera robota robi zdjęcie i jednocześnie potwierdza to sygnałem do robota. Sygnał ten wykorzystywany jest dalej przy śledzeniu produktu, ponieważ taśma nie zatrzymuje się na czas operacji wkręcania. Po akwizycji obrazu kamera lokalizuje jedną z kilkudziesięciu możliwych płyt PCB zasilacza i przekazuje koordynaty do robota. Następnie w zależności od modelu TV ramię robota za pomocą wkrętarki mocuje zasilacz dwoma lub trzema wkrętami do obudowy telewizora. Aby nie spowalniać linii nie było możliwości zatrzymania jej na czas przykręcenia wkrętów, zatem operacja ta musiała odbywać się w ruchu. Aby to umożliwić na stanowisku zastosowany został enkoder DBS36, który w połączeniu z sygnałem z kamery potwierdzającym akwizycję obrazu, odpowiada za funkcję śledzenia i nadążania za produktem. Do wykrywania telewizorów służą dwa czujniki WTT12. Zastosowanie dwóch czujników pozwala na określenie wielkości aktualnie montowanego modelu odbiornika.
W tym momencie aplikacja miała już działającą i przetestowaną funkcję lokalizacji, śledzenia i wkręcania, do pełni sukcesu należało jeszcze dodać rozpoznawanie poszczególnych modeli TV, wszak należy wiedzieć jakiego zasilacza należy się spodziewać, na jakiej wysokości będzie się znajdował i ile wkrętów ma zamontować robot. Pomocne okazały się kody kreskowe. Każdy odbiornik we wcześniejszych fazach produkcji jest opatrzony w dwa kody kreskowe. Informacje w nich zawarte pozwalają jednoznacznie określić model telewizora. Do czytania kodów został wykorzystany czytnik wizyjny z rodziny Lector621.
W ten sposób, dzięki współpracy specjalistów firm SICK oraz Robotorium powstało synergiczne połączenie elementów, które otrzymało handlową nazwę Screwdriver™. Pierwsza maszyna sprawdziła się bardzo dobrze na linii montażowej. Klient końcowy jest bardzo zadowolony z rozwiązania, co przełożyło się na zamówienie kolejnych czterech stanowisk.
Autor: Damian Bakiera | Kierownik Projektu | Systemy wizyjne | Autoident
Masz pytania dotyczące aplikacji? Napisz – > tech@sick.pl
