Sistema Bin-Picking - Come sceglierlo | Homberger Robotica 4.0
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Aspetti essenziali per la scelta di un sistema «Bin Picking»

Aspetti essenziali per la scelta di un sistema «Bin Picking»

Sicuramente avrete già sentito parlare di questo grande passo avanti compiuto nella robotica industriale ormai da diversi anni: sistemi di rilevamento in grado di guidare il vostro robot nella presa automatica di oggetti sparsi a caso in una scatola (o in un contenitore), denominati sistemi di Bin Picking.

Ci sono svariate applicazioni a cui si può pensare che sarebbero perfette per il «Bin Picking», occorre però stabilire se la scelta di optare per queste «soluzioni» è quella giusta per il caso che stiamo affrontando. La raccolta di oggetti alla rinfusa è una delle attività a basso valore aggiunto che drena più forza lavoro in produzione. Inoltre se pensiamo a isole robotizzate che sfruttano sistemi tradizionalmente meccanici per la singolarizzazione dei pezzi, dobbiamo avere a disposizione spazi molto ampi da occupare. Altresì con le soluzioni di bin picking gli spazi necessari per lo sviluppo di queste automazioni sono limitati.

Va sottolineato però che anche con sistemi di visione 3D molto performanti, per i robot è difficile prelevare oggetti che si sovrappongono l’uno all’altro come avviene tipicamente per oggetti semilavorati nell’ambito dei processi industriali.

Il desiderato da questo tipo di soluzione porta a pensare che potenzialmente si può mettere in prossimità di un robot una scatola piena di oggetti (noti) ammucchiati e il robot sarà facilmente in grado di «vedere» gli oggetti e raccoglierli. Gli oggetti idealmente possono essere disposti a caso, mescolati uno sopra l’altro e sovrapponendosi incastrarsi tra di loro o con il contenitore. Comunque siano disposti, ci si aspetta che il sistema di visione sarà in grado di rilevarli. La realtà però non è proprio così e la fattibilità della applicazione passa attraverso svariati aspetti tecnici.

Secondo alcuni rapporti, la robustezza del sistema bin picking è ancora molto bassa. L’uso del “bin picking ” nelle PMI è quasi nullo e non è molto più elevato nelle grandi aziende manifatturiere. Questo nonostante il fatto che molte applicazioni di bin picking siano presentate nelle fiere e nei video online negli ultimi anni. La risposta è semplice, per la maggior parte dei sistemi, il prelievo automatico alla rinfusa è un problema solo parzialmente risolto. Il prelievo di pezzi posizionati in modo casuale da un contenitore e il loro posizionamento preciso in una macchina è un compito semplice per un essere umano, ma complesso per un robot. Il robot deve essere in grado di afferrare i pezzi in un numero infinito di orientamenti e di raggiungere gli angoli del contenitore, evitando collisioni, con le varie parti della cella di lavoro. Attualmente, il prelievo dal «bin» è in grado di essere completamente automatizzato solo con un consistente impegno di integrazione richiesto per far lavorare insieme molteplici tecnologie avanzate. I sistemi completamente automatizzati necessitano tipicamente:

  • Di un modello 3D del pezzo, del bin, dell‘EOAT, dell‘elemento di posizionamento e degli eventuali ostacoli ambientali.
  • Della pianificazione del movimento del robot che deve prevedere uno o più modi per prelevare il pezzo con EOAT e depositarlo a destinazione.
  • Di un sensore 3D per mappare il contenitore e un software di analisi delle immagini per individuare ogni parte e i potenziali ostacoli nel bin
  • Di un software di pianificazione della traiettoria per trovare un percorso privo di collisioni dal punto di prelievo del pezzo alla destinazione di posizionamento.
  • Di un software di controllo per manovrare robot, EOAT e il pezzo lungo il percorso.

Ci sono sistemi di visione 3D in commercio che integrano alcuni di questi elementi e possono affrontare una serie di possibili applicazioni. Di solito questi sistemi combinano un sensore 3D con un software di analisi delle immagini che gira su un computer separato. Spesso è necessario un esperto di robotica che integri il sensore, il computer, il software e il controller del robot, e poi scriva un programma per recuperare la posizione di ogni pezzo e capire come portarlo al punto di deposito. Chiaramente questo lavoro è necessario e oneroso ma offre una soluzione di processo impareggiabile.

L’evoluzione tecnica del sistema “Bin Picking” sta subendo cambiamenti continui che rendono sempre più accessibile la soluzione sia per usabilità che per robustezza. Infatti la mancata applicazione di questi sistemi nei casi reali oggi sta rapidamente cambiando. Le applicazioni di bin picking tradizionalmente richiedevano sistemi di rilevamento complessi, modelli dettagliati dell’ambiente e algoritmi di pianificazione della traiettoria senza collisioni in tempo reale. Ciò significava che i sistemi robot per il bin picking erano costosi e complicati da utilizzare. Queste barriere sono state significativamente ridotte per ampliare la possibilità di impiego. Ora è più facile aggiungere una operazione di bin picking alla propria applicazione. Occorre però valutare attentamente l’applicazione per stabilire se otterrò vantaggi con impiego di un sistema bin picking o solo costi aggiuntivi.

Facciamo un piccolo passo indietro. Prima di tutto, occorre stabilire se il sistema Bin picking è in linea con gli obbiettivi che si pone la nostra applicazione. L’impiego di questi sistemi, anche con le nuove soluzioni robuste e semplici da usare, si giustifica per risolvere obbiettivi applicativi di processo. Se si sta cercando di aumentare la produttività, il sistema di bin picking è una soluzione che tendenzialmente toglie il collo di bottiglia (non lo sposta). Tuttavia, se la priorità è ad esempio solo quella di aumentare la qualità del prodotto il sistema di bin picking non ha un effetto tangibile su questo tipo di priorità. Quindi il consiglio è quello di capire bene le caratteristiche del sistema bin picking e impiegarlo in linea con le priorità di produzione. Se esistono più applicazioni potenziali, potrebbe essere vantaggioso implementare per primo il sistema che sarà relativamente più facile da integrare in modo da recuperare rapidamente il valore dell’investimento.

«La chiave di volta» : facilità d’uso e l’affidabilità

Una soluzione di bin picking per essere più efficace e quindi più diffusa deve essere:

  • utilizzabile da operatori inesperti,
  • configurabile in poche ore,
  • fornire una sofisticata pianificazione del percorso con poca o nessuna messa a punto,

Queste caratteristiche renderebbero la presa di pezzi alla rinfusa da un contenitore una soluzione conveniente anche per le PMI.

Un esempio di questi sistemi innovativi di bin picking è Solomon 3D Vision con Accupick che propone un sistema completamente pre-integrato che gestisce tutta la complessità. Tutti i componenti del sistema (sensore, software di imaging, pianificazione del percorso e co-processore) sono pre-configurati e si collegano al controllore di svariati marchi di robot (compreso Doosan Robotics) senza bisogno di alcuna complessa configurazione, riducendo il tempo di installazione a poche ore. Tutta la programmazione è integrata con autoapprendimento dei pezzi da movimentare mediante immagini (non servono disegni 3d dei pezzi), apprendimento del robot dei task di processo, consentendo di mescolare liberamente le azioni di prelievo del bin con i comandi standard del robot usando la stessa interfaccia di programmazione. Il tempo di apprendimento è minimo. L’installazione e la programmazione sono supportate da una serie di procedure guidate intuitive.

Il Sistema Solomon 3D vision Accupick rappresenta la nuova generazione di soluzioni di bin picking in grado di gestire molte applicazioni e consentire ai produttori di spostare le loro limitate risorse umane verso compiti di valore più elevato. Ancora più importante, il bin picking è diventato accessibile e conveniente per le PMI soprattutto quando implementato ad un robot collaborativo.

Un sistema di bin picking (Facile, Robusto, Flessibile) accoppiato ad un Cobot (Sicuro per l’operatore) diventerà rapidamente la soluzione più utilizzata in applicazioni dove l’operatore, necessario per le sue capacità di processo e sgravato dall’operazione di picking, è pronto per concentrarsi sul proprio lavoro impiegando competenze e liberando creatività.

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