Ограничења одабира и постављања: кључни фактори које треба знати|РБТИЦ

What Reduces Robotic Picking Performance?

Роботски системи за бирање и постављањемогу да испоруче велику брзину и поновљивост, али њихове перформансе зависе од много више од носивости робота, досега и оглашеног времена циклуса.

Многи од најважнијихизаберите и поставите ограничењапојављују се када се стварни производи понашају другачије од идеалних ЦАД модела, контролисаних демонстрација или пажљиво припремљених узорака. Робот може бити довољно брз на папиру, али и даље промаши производне циљеве јер систем визије не може доследно да лоцира производе, хватач не може да успостави поуздано држање, производи стижу непредвидиво, или промене захтевају превише радног времена. Из тог разлога, оцењивање аапликација за роботско брањетреба да се фокусира на комплетан процес, а не само на робота.

Најчешћа ограничења могу се груписати у четири области:

вид и детекција производа;

хватање и приступ производу;

кретање робота и презентација производа;

варијабилност производње и економичност процеса.

Разумевање ових ограничења пре куповине опреме може спречити да технички импресивна роботска ћелија за одабир и постављање постане непоуздан производни систем.

Ако планирате да изаберете-и-поставите аутоматизацију, истражитеРБТИЦ изаберите{0}}и-серију роботада прегледате конфигурације и спецификације.

Робот не може тачно да бира ако његов систем сензора не може доследно да одреди где се производ налази и како је оријентисан. У роботским апликацијама{1}}вођеним видом, систем за вид обично детектује део, одређује његову позицију и оријентацију и пружа информације о поравнању које омогућавају роботу да исправи своју позу за одабир. То значи да су поуздана аквизиција слике и детекција делова фундаментални за процес бирања.

Неколико карактеристика производа то може отежати.

Vision Limitations In Robotic Pick And Place Systems

Врста производа	Опис
Рефлектујући производи	Полирани метал, сјајна пластика, амбалажа од фолије и друге рефлектирајуће површине могу произвести одсјај и нагласке који се мењају са углом гледања. Проблем није само у томе што слика изгледа светла. Промена рефлексије може сакрити ивице, променити очигледне карактеристике или учинити да производ изгледа другачије како се његова позиција мења. Систем вида који препознаје један пажљиво позициониран узорак може стога да ради мање поуздано када се производи ротирају, нагињу, контаминирају или се крећу кроз променљиво амбијентално светло.
Транспарентни производи	Прозирне боце, тацни, пластична амбалажа, стаклене компоненте и провидни филмови стварају другачији изазов. Камера може да сними карактеристике са транспортера или позадине кроз производ уместо да добије стабилан приказ саме површине производа. Детекција ивица и сегментација стога могу постати јако зависни од осветљења и услова у позадини.
Производи ниског{0}}контраста	Такође може постати тешко лоцирати производе када је њихов изглед сличан транспортеру, послужавнику, канти или околним објектима. На пример, одвајање тамне компоненте од тамног транспортера може бити много мање поуздано од откривања исте компоненте на контролисаној контрастној позадини.

Једно од најважнијих ограничења избора и места које треба разумети је да лоша видљивост није увек проблем решавања. Повећање резолуције камере не елиминише аутоматски рефлексије, транспарентност, сенке, нестабилан контраст или неодговарајућу геометрију осветљења.

У зависности од апликације, бољи резултати могу доћи од промене смера или интензитета осветљења, поларизације, подешавања експозиције, положаја камере, боје траке или позадине, презентације производа, самог метода сенсинга.

У неким апликацијама, ефикасније је учинити физичку сцену поновљивом од сталног повећања сложености софтвера.

Практично питање стога није једноставно:Може ли камера да види производ? то је:Може ли систем визије да поуздано лоцира сваку репрезентативну варијанту производа у стварним условима производње?

Ту разлику треба тестирати пре него што се изабере коначна архитектура визије.

Gripper Limitations And Difficult-To-Pick Products

Прецизна детекција производа не гарантује успешан одабир. Роботу за бирање и постављање и даље је потребна поновљива локација на којој крај-алат-руке може да контактира, осигура, помери и ослободи производ без неприхватљивог оштећења.

Ово ствара још једну главну категоријуроботска ограничења избора и постављања.

Торбе, кесе, текстил, мекани прехрамбени производи, филмови и други флексибилни производи могу мењати облик између циклуса. Тачка хватања која изгледа као прикладна на једној слици може се згужвати, срушити, савити или померити док јој се хватаљка приближава. Изазов постаје тежи када на облик производа утичу ниво пуњења, заробљени ваздух, температура, притисак слагања или руковање узводно. За ове апликације, инжењерски проблем није само идентификација производа. Систем такође треба стратегију хватања која толерише варијације производа.

Вакуумско хватање зависи од интеракције између усисног система и површине производа. Порозни или груби производи могу захтевати различите стратегије вакуума јер се понашање цурења и заптивања разликује од глатких, херметичких површина. Комерцијални системи за хватање су посебно дизајнирани за тешке услове као што су порозни материјали, неравне површине и недефинисани положаји подизања, што илуструје зашто избор хватаљки мора да одговара физичком производу, а не да се ослања на генерички концепт усисавања.

Производи који заслужују додатно испитивање обухватају валовите или порозне материјале, грубе или јако текстуриране компоненте, уљане или влажне производе, нестабилну амбалажу, производе са отворима или путевима цурења, површине чије се стање мења током производње. Можда ће бити потребна другачија геометрија усисне-чаше, већа површина хватања, више тачака контакта, механичко хватање, хватање игле, усклађеност или други дизајн крајњег{2}}ефектора.

Чак и када постоји важећа тачка хватања, хватаљци је и даље потребно довољно физичког простора да би је досегао. Чврсто збијени, преклапајући, угњежђени или насумично оријентисани производи могу створити ограничења колизије између хватаљке и околних производа. Ово је посебно важно код сакупљања канти и апликација густих транспортера. Алгоритам визије може теоретски да идентификује приступачну површину производа док физички крајњи ефектор не може приступити тој површини под безбедним углом.

Због тога изводљивост хватања треба проценити заједно са суседним-размаком од производа, смером приступа, путањом извлачења, димензијама хватача, конфигурацијом зглоба робота, дозвољеним контактом са производом. Питање није само да ли се производ може одабрати једном. Циљ је утврдити да ли се може више пута брати у очекиваном опсегу услова производа.

Product Presentation Can Limit Pick And Place Performance

Многи проблеми роботског брања настају пре него што робот почне да се креће. Добро-дизајниран робот за бирање и постављање и хватач не могу бесконачно да компензују неконтролисани долазни процес.

Насумична оријентација повећава број могућих поза које систем мора да обради. У зависности од производа, неке оријентације могу да обезбеде јасну површину за хватање, док друге стварају оклузију, лош приступ, нестабилно подизање или ризик од судара. Контролисање оријентације производа узводно понекад може ефикасније смањити сложеност система него додавање све софистициранијих роботских способности низводно.

Производи који се преклапају стварају проблеме са перцепцијом и екстракцијом. Систем за вид мора да одреди који производ је доступан, док робот мора да га уклони без повлачења, превлачења или ометања суседних објеката. Запетљани флексибилни производи стварају још тежи проблем јер уклањање једног објекта може променити положај неколико других. Ове апликације обично треба третирати као проблеме{3}}тестирања изводљивости, а не као претпоставку да ће их додатно програмирање само решити.

Размак између производа такође може да одреди да ли се теоретска брзина робота за одабир и постављање претвара у стварни проток. Замислите систем дизајниран за просечну брзину производње од 60 производа у минути. Сам тај просек не говори инжењеру да ли робот може да обради стварни ток производа.

Ако производи стигну равномерно до једног производа у секунди, апликација може да се понаша веома другачије од транспортера који испоручује исту просечну брзину у неправилним групама. Током кластера, више производа може ући у роботов доступни прозор за комисионирање него што може да обради. Производи се тада могу померити изван досегљиве области праћења пре него што робот заврши претходне одабире. Просечна пропусност стога може изгледати прихватљиво на табели, док тренутни ток производа узрокује промашене одабире у производњи.

Могућа решења{0}}на нивоу процеса обухватају контролу размака узводно, сингулацију, акумулацију, баферовање, веће зоне праћења, више робота, промене у процесу довода. Ово илуструје важан принцип:Перформансе робота треба да се процењују у односу на стварно понашање{0}}тока производа, а не само просечну пропусност.

Покретне{0}}апликације производа додају још један слој сложености јер мета наставља да мења позицију док робот за одабир и постављање планира и извршава своје кретање.

Индустријски{0}}системи за праћење транспортних трака су посебно дизајнирани да координирају кретање робота са производима у покрету. АББ, на пример, документује функције праћења транспортне траке и достижне{2}}предвиђање циља за-прилике брзих транспортера. Међутим, праћење транспортера не елиминише сва ограничења кретања.

Доступан прозор за праћење

Свака роботска ћелија има практичан регион у коме се покретна мета може открити, прићи, изабрати и уклонити. Ако производ достигне крај тог доступног прозора пре него што робот заврши избор, прилика може бити изгубљена.

Расположиво време постаје мање како се брзина транспортера повећава, производи се приближавају један другом, растојање робота се повећава, покрет бирања постаје сложенији, латенција вида или комуникације се повећава, тешко хватање захтева спорије приближавање или слагање. Из тог разлога, максимална брзина циклуса робота не треба да се третира као иста ствар као и производни проток.

Убрзање је важно колико и највећа брзина

Робот за одабир и постављање може имати високу специфицирану максималну брзину без постизања те брзине током кратких померања-и-места. Прави циклуси укључују убрзање, успоравање, покрете приближавања, време хватања, време ослобађања, ограничења путање и контролну логику. Због тога апликације за бирање на кратким{4}}раздаљинама,-има велике брзине треба да се процењују коришћењем репрезентативних путања кретања уместо да се ослањају само на спецификације брзине наслова.

Понашање опоравка такође утиче на пропусност

Номинално време циклуса описује успешне циклусе.

Проточност производње зависи и од тога шта се дешава након неуспешне.

на пример:

Да ли систем поново покушава исти избор?

Да ли бира други производ?

Да ли неуспешан захват зауставља линију?

Може ли се систем аутоматски опоравити?

Да ли оператер треба да уклони проблем са производом?

Систем са брзим номиналним циклусом, али честим ручним интервенцијама може да пружи нижу ефективну продуктивност од нешто споријег система бирања и постављања са стабилним аутономним опоравком.

Робот може технички бити у стању да изабере много различитих производа док је и даље оперативно неефикасан. Велика варијабилност СКУ утиче више од препознавања вида. Различити производи могу захтевати измене тачака хватања, гумених чашица или прстију, брзине робота, углова прилаза, рецепта за вид, шаблона постављања, учвршћења, подешавања корисног оптерећења, специфичних правила квалитета производа{2}}.

Кључно питање стога није једноставно:Може ли робот изабрати сваки СКУ?

Боље питање је:Да ли комплетан систем може да поднесе потребну СКУ мешавину без прекомерног времена промене, сложености алата или интервенције оператера?

На пример, аутоматизована ћелија може бити технички способна да рукује са десет породица производа. Али ако прелазак из једне породице у другу захтева ручне промене алата, подешавање учвршћења, реконфигурацију визије, избор програма и валидацију, укупни терет промене може смањити вредност аутоматизације. Када је разноликост СКУ-а велика, калкулације изводљивости треба да укључују радне услове, а не да разматрају појединачне тестове производа у изолацији.

Неке роботске апликације се могу проценити помоћу инжењерских прорачуна и проверених комбинација компоненти. Други заслужују физичко тестирање пре него што се специфицира коначни робот, хватач, систем визије или архитектура ћелије.

Тестирање изводљивости је посебно вредно за прозирне или високо рефлектирајуће производе, флексибилне кесе, кесе, текстил или мекане производе, порозне, храпаве, масне, влажне или јако текстуриране површине, чврсто упаковане производе или производе који се преклапају, насумично-избор канти, производе са значајним варијантама у различитим димензијама или апликацијама за паковање СКУ ломљиви или оштећени-осетљиви производи,-брзо сакупљање транспортера, производи са непредвидивом оријентацијом или презентацијом. Користан тест изводљивости требао би учинити више од демонстрације да робот може одабрати један идеалан узорак.

Принцип тестирања	Опис
Користите репрезентативне производе	Тестирање треба да укључи варијације које се очекују током производње. У зависности од примене, то може укључивати разлике у димензијама, боји, завршној обради, нивоу пуњења, стању паковања, оријентацији, контаминацији, влази, производној толеранцији. Тестирање само најлакшег узорка може створити лажно поверење.
Тестирајте поновљене циклусе	Један успешан пик доказује да је пик физички могућ. То не доказује да је процес{1}}спреман за производњу. Потребна су поновљена испитивања да би се открили повремени кварови и утврдили да ли се проблеми јављају под одређеним условима производа или презентације.
Мерите више него бирајте успех	Тест изводљивости треба да процени метрике релевантне за стварне захтеве производње, укључујући:- стопу успешног одабира, време циклуса, промашене изборе, грешке при хватању, испуштене производе, оштећење производа, кварове вида, време опоравка, интервенције оператера, перформансе у репрезентативним СКУ-овима.

Не постоји универзално прихватљива стопа успеха или временска маргина циклуса{0}}за сваку апликацију роботског брања. Тачан праг зависи од захтева производње, последица на низводном нивоу, економије рада, захтева за квалитетом, доступног бафера и цене квара. Тај праг би стога требало дефинисати пре почетка тестирања, а не бирати након што су резултати познати.

Не треба сваки тежак процес руковања решити додавањем напреднијег робота. Понекад је ограничење сам процес.

Лимитинг Цондитион	Опис
Веома мали обим производње	Производња мале количине не искључује аутоматски аутоматизацију, али обимни инжењеринг и интеграција може бити тешко оправдати када је постојећи ручни задатак једноставан, безбедан и брз. Одлука треба да се заснива на комплетном пословном случају, а не само на способности робота.
Нема поновљиве методе хватања	Аутоматизација постаје тешка када производ не нуди стабилан начин да се лоцира, приступи, ухвати, помери и пусти. Ако се стање површине и облик производа толико разликују да ниједан приступ хватања не остаје поуздан, пројекат може захтевати промену презентације производа или паковања пре него што даља оптимизација робота има смисла.
Претерано људско расуђивање	Неки задаци у великој мери зависе од људске интерпретације и манипулације. Веома замршене, нестабилне, насумично повезане или непредвидиве ставке могу захтевати од оператера да донесе нову одлуку о манипулацији у скоро сваком циклусу. Такве апликације није аутоматски немогуће аутоматизовати, али све већа техничка сложеност мора бити оправдана вредношћу коју аутоматизација ствара.
Претерани захтеви за прелазак	Технички флексибилан робот не гарантује флексибилан производни систем. Ако свака промена СКУ-а захтева значајно ручно подешавање, промене алата, замену уређаја, репрограмирање или валидацију, ручни или делимично аутоматизовани процес може остати практичнији.
Лоша економичност аутоматизације	Техничка изводљивост и комерцијална изводљивост су различита питања. Систем може успешно изабрати производ, а да је и даље неприкладан када се урачунају укупни трошкови имплементације, одржавање, застоји, захтеви за промену, потребе за особљем и очекивана исплативост. У тим случајевима, боље инжењерско решење може бити побољшање презентације производа, редизајнирање интерфејса за хватање, аутоматизација само дела процеса који се највише понавља, комбиновање ручних и роботских операција, задржавање постојећег ручног процеса.

Најефикасније решење није увек моћнији робот. Многи проблеми са роботским брањем могу се смањити побољшањем процеса око робота пицк анд плаце.

Пре него што повећате брзину робота или сложеност вида, процените да ли се апликација може поједноставити путем контролисаног размака производа, побољшаног осветљења, конзистентне позадине, боље оријентације производа, сингулације, приступачнијих површина за хватање, одговарајућег краја-о-алата за руке, смањеног СКУ-специфичних промена, бољег баферовања и преношења.

Циљ би требао бити стварање поновљивог процеса који робот за одабир и постављање може поуздано извршити. Једноставнији и контролисанији физички процес често производи робуснији систем аутоматизације од тражења од робота, система визије и софтвера да компензују неограничену варијабилност.

П: Која су главна ограничења пицк анд плаце робота?

О: Главна ограничења одабира и постављања су обично повезана са откривањем производа, поузданошћу хватања, приступом роботима, презентацијом производа, праћењем транспортера, временским ограничењима циклуса{0}}и варијабилности производа. Економија пројекта и захтеви за промену такође могу ограничити да ли је роботско брање практично.

П: Које производе роботи тешко бирају?

О: Производе је генерално теже изабрати када су провидни, рефлектујући, флексибилни, порозни, ломљиви, чврсто упаковани, преклапајући се, заплетени или веома променљиви у облику и оријентацији. Ове карактеристике могу утицати на детекцију вида, хватање, уклањање судара или све три.

П: Зашто роботском систему бирања и постављања недостају производи?

О: Пропуштени избори могу да буду резултат непоузданог откривања вида, недовољног приступа хватаљкама, грешака у хватању, неправилног размака производа, велике брзине транспортера, ограниченог времена праћења, ограничења домета робота или привремених стопа{0}}пристизања производа које премашују капацитет обраде система.

П: Може ли боља камера да реши проблеме роботског бирања?

О: Не увек. Већа резолуција камере не решава аутоматски одсјај, транспарентност, низак контраст, слабо осветљење, оклузију или нестабилну презентацију производа. Осветљење, постављање камере, контрола позадине, поларизација, метод сенсинга и презентација производа могу бити подједнако или важнији.

П: Како знате да ли се производ може одабрати аутоматски?

О: Репрезентативно тестирање изводљивости је један од најпоузданијих начина за процену тешке апликације. Тестирање треба да користи реалистичну варијацију производа и мери успех поновљених избора, време циклуса, режиме квара, оштећење производа, понашање опоравка и интервенцију оператера.

П: Када треба тестирати апликацију за роботско брање пре куповине?

О: Тестирање је посебно важно када су производи флексибилни, провидни, рефлектујући, порозни, крхки, насумично оријентисани, чврсто упаковани, крећу се великом брзином или се значајно разликују по СКУ-овима. Тестирање је такође вредно када предложени принцип хватања или метода визије није већ доказана на репрезентативним производима.

Најважнијеизаберите и поставите ограничењасу ретко дефинисани само спецификацијом робота за одабир и место. Успешно роботско брање зависи од потпуне интеракције између производа, система визије, хватача, кретања робота, транспортера, узводне презентације, варијације производње и оперативних захтева. Робот са довољном носивошћу, досегом и номиналном брзином и даље може лоше да ради када се производи не могу доследно видети, површине за хватање су непоуздане, приступ је ограничен, производи стижу непредвидиво или промене СКУ-а стварају превелику оперативну сложеност.

За тешке примене, најбољи приступ је рано идентификовање ових ограничења и тестирање репрезентативних производа пре куповине комплетног система.

Циљ није једноставно доказати да робот може да направи успешан избор. То је да се утврди да ли цео процес може поуздано да понови тај пијук, потребном стопом производње, под условима који ће заиста постојати у фабрици.

Спремни за имплементацију роботског одабира и постављања?
Без обзира да ли надограђујете аутоматизацију на крају линије или тражите поузданог добављача-и-робота за бирање и постављање, контактирајте РБТИЦ за бесплатна прилагођена решења-и-решења и дизајна распореда или да резервишете обилазак фабрике.