Vídeo de visão 3D de um robô para carregamento automático de contêineres

Carregamento automático de contêineres: robô de 6 eixos, visão 3D e otimização de espaço.

O carregamento de contêineres é um gargalo logístico para fabricantes exportadores. O carregamento manual geralmente resulta em caixas pesadas, empilhamento inconsistente, baixa utilização do espaço e trabalho difícil dentro do contêiner. O vídeo abaixo mostra um sistema robótico automático para carregamento de contêineres, baseado em escaneamento por visão 3D, algoritmos de carregamento inteligentes e posicionamento preciso do robô em seis eixos.

O objetivo não é apenas uma movimentação mais rápida do robô. O verdadeiro valor de engenharia reside na capacidade do sistema de compreender as dimensões reais das caixas, as dimensões internas dos contêineres, as restrições de empilhamento e os limites de alcance do robô antes de posicionar cada caixa. Para aplicações de manuseio mais abrangentes, consulte o EVSINT. robô de manuseio referências.

Fluxograma do processo do sistema e equipamentos principais

Um sistema típico de carregamento automático de contêineres segue este fluxo: entrada de caixas, digitalização 3D para obtenção das dimensões, triagem de buffer, carregamento por robô e manuseio de quantidades ímpares. O sistema geralmente utiliza um layout em forma de U, com o contêiner posicionado em uma plataforma de carregamento e o robô operando a partir do lado da plataforma.

O equipamento principal inclui um robô industrial de seis eixos, sistema de visão com escaneamento a laser 3D, garra composta com sucção a vácuo e fixação mecânica, transportadores buffer de caixas com múltiplas pistas, plataforma de posicionamento de contêineres e software de algoritmo de carregamento inteligente. O alcance do robô deve cobrir a zona de coleta do transportador e a posição mais profunda alcançável dentro do contêiner, portanto, a simulação de alcance é importante antes da seleção do equipamento. EVSINT Robôs industriais da Axis Esta página pode ajudar a comparar estruturas de robôs para células de automação semelhantes.

Digitalização por visão 3D e aquisição de dimensões reais

O sistema de visão 3D está instalado acima da esteira de entrada. À medida que as caixas passam pela zona de escaneamento, o sistema captura dados de nuvem de pontos e calcula o comprimento, a largura e a altura reais. Isso é mais útil do que depender apenas das dimensões nominais das caixas, pois as caixas reais podem apresentar deformações, amassados ​​ou variações de acordo com a tolerância de produção.

Para o carregamento automático de contêineres, as dimensões reais são a base para uma melhor utilização do espaço. Se o algoritmo assumir dimensões nominais, o robô pode deixar espaços desnecessários ou tentar colocar caixas que não cabem mais. Caixas severamente deformadas devem ser marcadas como NG (Não Conforme) e rejeitadas antes do carregamento, pois uma caixa instável pode afetar toda uma camada da pilha.

Algoritmo de carregamento inteligente e planejamento de espaço para caixas mistas

O algoritmo de carregamento é uma aplicação de engenharia de empacotamento tridimensional. As entradas incluem dimensões internas do contêiner, dimensões e peso da caixa, restrições de empilhamento, regras de peso (mais pesado abaixo do mais leve), limites máximos de camadas e requisitos de estabilidade. As saídas incluem coordenadas de posicionamento, orientação da caixa e sequência de carregamento.

O algoritmo geralmente preenche o contêiner de baixo para cima, do ponto mais profundo em direção à porta. Caixas grandes são colocadas perto das bordas, caixas menores preenchem os espaços vazios e as camadas são intertravadas sempre que possível. O carregamento com caixas de tamanhos variados é um dos casos de uso mais vantajosos: quando caixas de tamanhos diferentes são planejadas em conjunto, o espaço vazio pode ser reduzido e o custo do frete por remessa pode ser otimizado.

Carregamento e planejamento de trajetória do robô

O robô segue a sequência de posicionamento do algoritmo de carregamento. Ele retira as caixas do buffer e as coloca em suas coordenadas e orientação atribuídas. A ordem de carregamento deve seguir os princípios de dentro para fora e de baixo para cima, para que o braço do robô não colida com as caixas já carregadas ou com a moldura da porta do contêiner.

O planejamento de trajetória deve levar em consideração a geometria do contêiner, o tamanho da garra, a folga da caixa e a velocidade. Quanto mais profunda a camada, mais complexa pode se tornar a pose do robô. Algumas localizações que parecem possíveis no software podem ser inacessíveis na célula real, portanto, a simulação de alcance para todas as zonas-alvo é necessária durante o projeto.

Posicionamento e adaptação de especificações de contêineres

Os contêineres chegam por caminhão e são posicionados na plataforma de carregamento. A plataforma pode precisar de funções hidráulicas de elevação e nivelamento para se adaptar a diferentes alturas de chassis e manter o piso do contêiner nivelado. Sensores de distância a laser podem escanear as dimensões internas reais após o posicionamento do contêiner, pois as tolerâncias de fabricação ou deformações durante o transporte podem alterar o espaço útil.

O sistema deve suportar tipos comuns de contêineres, incluindo contêineres de 20 pés, 40 pés, high-cube e padrão. Através da seleção da IHM (Interface Homem-Máquina), a plataforma e o algoritmo devem alternar automaticamente entre referências e dimensões. Para integração completa em torno de transportadores, controles e interfaces de armazém, a EVSINT oferece... sistema de automação de processos As capacidades são relevantes.

Tratamento de quantidades ímpares e exceções

Quando a quantidade do pedido for inferior à capacidade total de um contêiner, o sistema deverá alternar para o modo de quantidade ímpar. Nesse modo, a estabilidade do carregamento tem prioridade sobre a utilização máxima do espaço. Exceções comuns incluem dimensões da caixa fora da tolerância, falha na sucção do robô, obstáculos dentro do contêiner e falha no planejamento de trajetória.

Um sistema prático precisa de recuperação rápida. Interfaces de intervenção manual, modos de operação conservadores, lógica de rejeição de caixas e procedimentos de reinicialização devem ser projetados desde o início. Se as exceções exigirem longos processos de depuração manual, o sistema de automação pode perder sua utilidade durante os períodos de pico de exportação.

Armadilhas comuns antes da implantação

O primeiro erro comum é otimizar apenas a utilização do espaço, ignorando a estabilidade do transporte. Uma carga densa que colapsa durante o transporte não é um plano de carregamento bem-sucedido. O segundo erro é ignorar a variação real das dimensões da caixa. As dimensões medidas por visão computacional devem ser usadas como entrada do algoritmo. O terceiro erro é a verificação insuficiente da acessibilidade do robô, especialmente perto das posições mais profundas e superiores dos contêineres. O quarto erro é o planejamento inadequado para quantidades ímpares, o que transfere muito trabalho para o carregamento manual.

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