Robotica

Robot e sistemi di visione

Quando qualcuno non ha esperienza con la robotica, è facile che fraintenda le capacità di visione del robot.

Il modo in cui il robot vede le cose è probabilmente la parte più complessa del processo robotico. La tecnologia robotica sta colmando il divario in termini di flessibilità e capacità di comprensione, ma c’è ancora un grande divario tecnologico tra ciò che un robot vede e interpreta e ciò che un essere umano può vedere e interpretare.

Valutazione dei sistemi di visione robotica

Qualche anno fa, le telecamere industriali non erano così avanzate come oggi e considerando che la logica robotica era alquanto inaffidabile, la maggior parte delle “applicazioni oniriche” che i clienti stavano considerando non erano tecnicamente possibili. Ora con la democratizzazione della tecnologia delle telecamere (grazie agli smartphone) e l’avanzamento di “smart camera user-friendly”, la tecnologia di visione è più facile che mai da introdurre in una cella robotica.

Caratteristiche da tenere in considerazione:

Adattabilità:

la maggior parte delle applicazioni di visione robotizzata si basa su applicazioni ben definite con funzionalità pre-programmate. Possono rilevare un particolare pattern e rilevarlo molto bene. Tuttavia, se qualcosa di veramente insolito passa davanti alla telecamera, potrebbe non essere presente nell’applicazione. Un buon esempio di questo sarebbe il test di turing pubblico completamente automatico (CAPTCHA), in cui lettere semplici (facili da rilevare) sono leggermente deformate e non rilevabili dai sistemi di visione o di analisi dei caratteri. Sebbene questo esempio sia un problema al momento, è solo una questione di tempo prima che questo ostacolo venga superato dai sistemi di visione robotici.

Rilevamento delle tendenze:

a meno che il sistema di visione non sia stato programmato per rilevare tendenze o schemi, non sarà in grado di rilevarli. Mentre gli umani sono davvero bravi a interpretare e associare le cose, i sistemi di visione robotici hanno problemi con le associazioni. Ogni caratteristica rilevata viene spesso trattata singolarmente, quindi è elencata in un report per essere analizzata da un essere umano. Se si eseguono controlli di qualità, ad esempio, verrà mostrato un elenco di errori a un operatore umano in cui è possibile analizzarli e determinare se vi è un problema con una macchina in qualche punto all’interno del processo di produzione. Tuttavia, sin da ora, un sistema di visione non è in grado di determinare se la fresatrice abbia uno strumento rotto e quindi di interrompere la linea di produzione.

Affidabilità:

il vantaggio principale di un sistema di visione è la sua coerenza e affidabilità. Se un sistema di visione robotico sta cercando nel posto giusto, vedrà sempre quando qualcosa non va. Un sistema di visione robotizzato rispetto agli occhi umani non si stancherà e utilizzerà sempre gli stessi parametri. Gli esseri umani sono più inclini agli errori poiché un lavoratore può diventare sempre più stanco e meno attento. Una delle ragioni per cui i produttori introducono i robot è data dalla loro coerenza e accuratezza, quindi ha senso solo adattarli a un sistema di visione con gli stessi attributi.

Posizione della telecamera di visione robotica

A seconda dell’applicazione, il sistema di visione verrà posizionato in diverse posizioni nella cella robotica. Con tutti i diversi tipi di robot, fotocamere e applicazioni là fuori, ci sono un numero infinito di soluzioni su dove posizionare una telecamera e cosa farne.

Fine del braccio

Poiché diverse applicazioni devono monitorare ciò che il robot sta afferrando, alcuni produttori di robot stanno incorporando telecamere direttamente sul polso del robot. Ciò consente alla telecamera di muoversi in varie direzioni nello spazio, individuare una parte e, in base alla cinematica del robot, afferrare una parte. Poiché la fotocamera è spesso vicina alla pinza, può anche monitorare se la parte è stata afferrata correttamente o se è stata rilasciata durante la manipolazione.

Posizionare una telecamera all’estremità del braccio di un robot significa che è in costante movimento. Se è necessaria un’immagine della zona di presa, fermare il robot nella posizione corretta, assicurarsi che la fotocamera sia stabile, quindi scattare una foto. Se un’applicazione richiede un tempo di ciclo molto breve, potrebbe essere necessario rivedere questa opzione.

Applicazione scena

Un altro tipo di sistema di visione può essere fissato e costantemente guardando una scena; per esempio, dove le parti sono presentate in diverse posizioni e orientamenti su un trasportatore. Una volta che la parte passa davanti alla telecamera, viene scattata un’istantanea e analizzata per vedere dove si trova la parte e il suo orientamento rispetto al robot. Quindi, il robot può afferrarlo.

Monitoraggio cellulare

Esiste anche un tipo di visione robotica utilizzata per i requisiti di sicurezza. Una telecamera o un set di telecamere possono essere installate direttamente sul robot o guardando il robot per vedere se un essere umano sta entrando nel suo spazio di lavoro. Poiché la maggior parte dei robot collaborativi non dispone di protezioni di sicurezza esterne, questo metodo può essere utilizzato per regolare la velocità del robot in base alla distanza tra il robot e il lavoratore.

I sistemi di visione

La tecnologia di visione si sta evolvendo rapidamente. Negli ultimi anni, i film in 3-D hanno guadagnato popolarità grazie all’aspetto realistico che hanno portato mentre si guarda un film. Lo stesso sta accadendo con le applicazioni industriali.

Visione bidimensionale

I sistemi di visione bidimensionale hanno una registrazione migliore e sono più semplici da usare. Ci sono molte telecamere 2-D disponibili con ottime caratteristiche. Il prezzo delle telecamere 2-D di alta qualità si sta drasticamente riducendo a causa dell’uso diffuso, in particolare negli smartphone e in altre applicazioni high-tech.

I sistemi di visione bidimensionale hanno problemi con le ombre. La maggior parte delle applicazioni di visione 2D utilizza flash o luci posizionate nello stesso orientamento della fotocamera per limitare le ombre.

Visione tridimensionale

La visione tridimensionale è la prossima grande cosa, ma non è ancora tecnologicamente pronta per un uso diffuso nel settore. Dal momento che è più complesso da utilizzare e programmare, richiede comunque un’ottima comprensione di questa tecnologia per poter introdurre la visione 3D in una cella robotica. Inoltre, ci sono pochissime librerie di visione e modelli di fotocamere disponibili sul mercato. Ciò significa che il prezzo e l’affidabilità delle telecamere sono ancora lontane dalla reputazione di una fotocamera 2-D.

I sistemi di visione tridimensionale sono generalmente utilizzati per l’osservazione della scena, la localizzazione di parti, la modellazione di parti e applicazioni di visione complesse.

Integrazione del sistema di visione artificiale

L’integrazione di un sistema di visione dipende da ciò che deve essere fatto con il dispositivo. Ci sono consigli per capire cosa deve essere tenuto in considerazione per introdurre un sistema di visione in una cella robotica.