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Chaque année, les robots deviennent plus avancés et sont chargés d’effectuer des tâches plus complexes qu’auparavant. Contrairement au travail humain, ils ne se fatiguent pas et sont beaucoup plus rapides dans leurs opérations. Cependant, à mesure qu’ils sont intégrés dans des processus de plus en plus industriels, il devient de plus en plus nécessaire de les rendre plus sûrs pour les espaces d’usine et plus précis dans leurs opérations.
C'est de ce besoin de faire robots industriels plus « conscients » de l’avènement des systèmes de vision robotisés. Ce qui soulève la question : que sont les systèmes de vision robotisée ? Comment fonctionnent-ils et améliorent-ils réellement les robots ? Voici un aperçu approfondi de tout cela et bien plus encore.
Qu’est-ce que la Vision Robotique ?
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La vision des robots au sens profane est un concept qui cherche à aider les robots à voir. Il s'agit d'un système composé de différentes parties qui permettent au robot d'interpréter des données visuelles dans son environnement. Ces pièces comprennent :
Caméras : elles sont montées sur le robot ou dans son espace de travail et agissent comme les « yeux » du robot.
Éclairage spécial – l’éclairage maintient la zone de travail et/ou les objets sur lesquels le robot travaille éclairés afin que la caméra puisse les capturer clairement
Logiciel : il s’agit d’un algorithme informatique sur lequel fonctionne l’ensemble du système de vision.
Comment fonctionne la vision robotique ?
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Le fonctionnement d’un système de vision robotique est une série d’étapes qui peuvent sembler longues mais qui se déroulent en quelques secondes. Chaque partie du système fonctionne en conjonction avec les autres pour rendre la « vue » possible. Les étapes se déroulent comme suit :
Le robot se voit confier une tâche telle que l'assemblage de micro-pièces sur une carte PCB. Pour assembler la bonne pièce au bon endroit, cela nécessite une grande précision et un certain guidage visuel pour réguler ses mouvements selon les besoins.
La caméra est activée pour visualiser l'enveloppe de travail ou la position de la pièce et l'endroit où elle doit être placée.
L'image capturée par la caméra est envoyée au contrôleur du robot qui l'interprète à l'aide de l'algorithme informatique.
A partir de cette interprétation, un signal de commande est relayé du contrôleur au robot d'assemblage bras.
La commande est un code d'instructions sur la pièce que le bras du robot doit suivre entre la collecte de la pièce et l'endroit où il doit la placer sur la carte PCB.
L’image captée et relayée par un système de vision robotique n’est pas qu’une simple photo visuelle. Il capture des paramètres tels que la longueur, la largeur et la hauteur des pièces. Ces détails sont essentiels car ils aident le robot à distinguer différents objets et indiquent également comment il doit se positionner ainsi que la force nécessaire pour exécuter les tâches. Parfois, pour plus de précision, la triangulation laser peut être utilisée pour dériver ces paramètres. Il s'agit d'une méthode plus précise car les lasers délimitent les objets et leurs tailles peuvent ensuite être captées par la caméra.
Vision 3D se développe également dans les systèmes de vision robotisée. Bien qu’il suive le même concept de vision que celui mentionné ci-dessus, il offre une vision plus saine sous différents angles. Cependant, en plus des autres éléments présents dans un système de vision robotique typique, un système de vision 3D comprend un scanner. Il est utilisé pour analyser les 3 dimensions d’une pièce ou d’une enveloppe de travail et déclencher le robot pour qu’il agisse en conséquence. C’est plus avancé et plus efficace que la triangulation laser.
Pourquoi les fabricants devraient-ils utiliser des systèmes de vision robotisés ?
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Le robot moyen peut être programmé pour exécuter des tâches de manière assez efficace avec une supervision minimale. C’est d’ailleurs le cas depuis un certain temps déjà dans la plupart des usines. Alors, vous vous demandez peut-être, est-il nécessaire pour vous d’intégrer des systèmes de vision robotique dans vos robots ? Cela ajoute-t-il une valeur aux opérations de votre robot ? La réponse brève à cette question est oui. Voici quelques-unes des façons dont vos robots industriels pourraient être améliorés grâce aux systèmes de vision robotique.
Précision – comparez la façon dont vous exécuteriez une tâche les yeux bandés à la façon dont vous le feriez avec une vision complète. La deuxième option est meilleure, n'est-ce pas ? Cela s'applique également aux robots. Bien qu'ils puissent s'appuyer sur des capteurs pour effectuer des tâches, un système de vision les rend beaucoup plus précis dans la façon dont ils manipulent les pièces et travaillent dessus.
Sécurité – Les capacités visuelles se sont avérées très efficaces pour rendre les robots plus sûrs pour les humains. La combinaison d’un système de vision robotique et de capteurs de sécurité offre une double assurance que le robot s’arrêtera ou ralentira lorsqu’il détectera et verra un obstacle sur son chemin.
L'efficacité opérationnelle est plus élevée lorsqu'un robot est équipé d'un système de vision robotique, il est plus adaptatif. Prenons, par exemple, un robot delta chargé de trier les objets roulant sur un tapis roulant. Son système de vision percevrait les objets et la vitesse à laquelle ils traversent le système. Lorsque le contrôleur interprète ces données visuelles, il signale aux bras du robot de travailler à une vitesse correspondant à celle de la courroie de conversion. Il ne serait pas nécessaire de démarrer et d’arrêter la courroie pour que le robot suive le rythme, ce qui améliore l’efficacité.
Amélioration de la rentabilité : lorsque l'efficacité opérationnelle s'améliore, les coûts d'exploitation diminuent également. De plus, la diminution des besoins de supervision et des besoins en intrants supplémentaires tels que le positionnement des palettes pour soutenir la précision du robot réduit les coûts supplémentaires.
Valeur plus élevée : les robots dotés de systèmes de vision robotique peuvent faire plus, ce qui vous permet d'obtenir plus de valeur du robot. Alors que vous avez peut-être utilisé un Robot SCARA pour assembler uniquement des pièces, un système de vision peut être configuré pour effectuer une inspection de qualité après l'assemblage.
Applications de vision robotique
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Voici des exemples d'applications industrielles des systèmes de vision robotisée :
Entrepôts automatisés - automatisés robots d'entrepôt équipés de systèmes de vision robotisés sont utilisés pour collecter et livrer les colis de différentes parties d'un entrepôt au personnel. Les systèmes de vision éliminent le besoin pour les propriétaires d’entrepôts de tracer des chemins spécifiques pour les robots. Cela permet d’atténuer les coûts d’automatisation et rend le robot plus flexible dans ses opérations.
Tri – Le tri des marchandises sur une chaîne de fabrication est plus précis et plus efficace lorsque les robots peuvent identifier des produits uniques à l'aide d'un système visible. Cela les rend également plus rapides et réduit le gaspillage et les erreurs qui se produisent souvent lorsqu'un robot travaille « à l'aveugle ».
Choisir et placer, Palettisation – la possibilité de voir les pièces et d'ajuster leur position en conséquence permet aux robots d'exécuter plus efficacement les tâches de palettisation et de prélèvement et de placement. Le système de vision élimine également le besoin de systèmes de support supplémentaires tels que les palettes de positionnement.
Pharmacies automatisées – des systèmes robotisés équipés de systèmes de vision sont désormais utilisés pour délivrer des ordonnances dans les pharmacies automatiques. Le système de vision capture l'ordonnance, envoie l'image au contrôleur qui déplace ensuite un gobelet d'ordonnance vers le distributeur correspondant du comprimé demandé. C'est rapide, économique et très précis.
Contrôle des matériaux : cela fonctionne particulièrement bien lorsque le système de vision du robot est équipé d'un scanner, car il scanne chaque produit pour détecter les défauts. Cela rend le contrôle de la qualité plus rapide et plus précis, car un tel balayage peut détecter des défauts que l'œil humain pourrait facilement manquer.
Facteurs à considérer lors de l’investissement dans un système de vision robotique
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Le concept d’une vision robotique est en grande partie le même mais il serait indispensable de rechercher un prestataire fiable. Considérez qu'il s'agit d'un nouveau concept qui devra peut-être être personnalisé pour vos robots et l'ensemble de la configuration d'usine. De plus, votre personnel aura peut-être besoin d’une certaine orientation pour s’adapter à ce mode de fonctionnement du robot. Une entreprise de systèmes de vision robotique pouvant vous aider à effectuer cette transition en douceur serait un plus.
De plus, pesez le applications industrielles vous avez l'intention d'incorporer les systèmes de vision du robot lorsque vous choisissez entre des options comme la 3D et autres. Si les opérations sont complexes, vous aurez peut-être besoin de systèmes de vision aussi étendus. Cependant, pour les opérations de base telles que le prélèvement et le placement, un système de vision complexe serait sous-utilisé et donc inefficace en termes de coût.
Concernant la compatibilité, assurez-vous de consulter la société de systèmes de vision robotisée pour savoir si l'espace de votre usine serait compatible avec un système de vision. Cela serait particulièrement préoccupant si les caméras doivent être montées dans l'enveloppe de travail plutôt que sur la structure du robot. Cela ne rend pas nécessairement votre usine inéligible au système, mais vous devrez peut-être réaménager l'espace et ajuster l'éclairage.
Défis des systèmes de vision robotique
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Investir dans des systèmes de vision robotisés est une entreprise coûteuse. Étant donné que les systèmes sont relativement nouveaux sur le marché, un système de qualité pourrait vous coûter une somme d’argent importante. Cela s’ajoute aux coûts de maintenance ainsi qu’à certains changements structurels que vous devrez peut-être apporter dans votre espace d’usine. Il s’agit d’un défi qui rend souvent ces systèmes inaccessibles aux fabricants opérant dans des limites budgétaires.
La programmation des systèmes de vision robotisée peut également être assez complexe. Il ne s'agit pas d'une solution plug-and-play. Dans le cas où votre fournisseur de services n'aime pas le service après-vente, vous devrez peut-être faire appel à des experts pour que votre système fonctionne comme il se doit. En plus de cela, il y aura une période d’adaptation au cours de laquelle les robots commenceront à fonctionner un peu différemment qu’auparavant une fois le système de vision installé. Quelques temps d'arrêt de production sont à prévoir avant que l'ensemble de la configuration ne commence à fonctionner efficacement.
Conclusion
Les robots sont créés à l’image des êtres humains. Il est donc tout à fait naturel qu’ils aient bouclé la boucle et soient devenus capables d’identifier et d’interpréter de manière unique les données visuelles. En tant que fabricant, cela constituerait un investissement à valeur ajoutée dans vos opérations industrielles. Cependant, un système de vision robotique est aussi efficace que les robots dont vous disposez. Si vous passez à l'automatisation robotique, commencez par engager les bons fabricant de robots industriels avant de passer aux systèmes de vision robotisés.