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Il giusto connubio fra Sistemi di Visione e Robot Industriali nei processi produttivi

Tiesse Robot di Visano

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Software di visione industriale VisionPro

Consente agli utenti di configurare e utilizzare anche le applicazioni di visione più impegnative 2D e 3D.

Progettare e realizzare impianti automatizzati con soluzioni tecnologicamente innovative, affidabili, di semplice utilizzo e sicure, sono le caratteristiche che ogni azienda costruttrice di impianti robotizzati deve possedere per competere sul mercato. L’uso dei robot con l’ausilio dei sistemi di visione ottimizzano ormai qualsiasi processo produttivo e di assemblaggio oggi indispensabili per essere competitivi sul mercato globale.  

Tiesse Robot di Visano (Bs), leader nei processi di automazione industriale, investe consistenti risorse nell’ambito della ricerca e sviluppo in particolare per i sistemi di visione nell’ambito della robotica destinati ai vari settori industriali.

L’utilizzo dei sistemi di visione Cognex, caratterizzati da un software estremamente flessibili ed ottimizzabili, va dalla localizzazione di particolari da manipolare per sistemi guida robot al rilevamento di profili, svolgendo anche il compito di ispezione, con la possibilità di attivare un controllo dimensionale e qualitativo dei pezzi in processo.

Maurizio Ravelli, Direttore Commerciale di Tiesse Robot spiega:

“Il mercato della visione si sta spostando dal tradizionale riconoscimento dei pezzi alla visione stereoscopica in 3D per la manipolazione dei pezzi direttamente da contenitori o pallet. Questo fa parte di un processo di sviluppo che richiederà ancora del tempo ma la finalità è chiara. Queste nuove routine di calcolo permetteranno anche nei processi per la sbavatura e finitura dei getti, di evidenziare nello spazio le linee di lavorazione richieste, le dimensioni delle bave da rimuovere ed i loro spessori. L’altro settore su cui si sta puntando è lo sviluppo di sistemi di visione con camere lineari ed illuminatori laser per il controllo qualitativo dei pezzi, da particolari meccanici a componenti per gruppi di sicurezza (freni etc). Parallelamente il mercato richiede di poter compiere misure dimensionali sui pezzi in uscita dalle celle di lavorazione, per eseguire in tempo reale eventuali correzioni sulle unità operatrici”.  

Le soluzioni Tiesse Robot

Al fine di offrire ai propri clienti prestazioni elevatissime, massima affidabilità e semplicità d’uso, abbiamo sviluppato internamente una piattaforma di visione artificiale basata su librerie VisionPro™ Cognex. Tale libreria è altamente personalizzabile in funzione delle esigenze del cliente.

Le funzionalità sviluppate sono molto ampie: infatti è possibile effettuare l’acquisizione di modelli per autoapprendimento e/o tramite file CAD, inoltre è possibile gestire in modo flessibile la scelta delle telecamere più adatte per ogni specifica applicazione e ancora si possono far funzionare le varie telecmere in modo indipendente, insieme o cluster.

Un problema molto frequente per i produttori di oggetti complessi è la ricerca degli stessi resa difficile dal modo in cui il pezzo è posizionato sul nastro. Tiesse ha progettato un sistema in grado di riconoscere il pezzo nelle varie posizioni che questo può assumere lungo il conveyor. Tale soluzione è stata implementata utilizzando diverse immagini per modellizzare un pezzo (multimodello per gestione pezzi complessi)

Al fine di rendere quanto più semplice possibile l’iterazione del sistema con operatori di produzione (anche per operatori non esperti di visione), Tiesse ha dotato il sistema di visione artificiale di interfaccia iterattiva & user friendly multilingua (italiano, inglese, francese, tedesco, giapponese). Tale interfaccia supporta l’unicod quindi il sistema è pienamente compatibile con ideogrammi che garantisce: completa possibilità di espandere in ogni momento le funzionalità del sistema con autofocus automatico.

Gestione automatica dei cambiamenti luce disponibile di serie anche in ambienti industriali difficili come ad esempio fonderie. A questo riguardo la chiave vincente è stata l’ampio portafoglio di librerie Cognex che comprendono: PatMax®, PatFlex®, PatInspect®; calibrazione non lineare e tool di misura; guida robot con possibilità di gestire XYZ

Inoltre in aggiunta a tutte le funzionalità di cui sopra, è garantita l’assistenza & riprogrammazione del sistema anche da accesso remoto

Alcuni casi applicativi recentemente implementati con successo congiuntamente da Tiesse Robot e Cognex possono dare una panoramica dei settori dove la visione può essere applicata nei processi di automazione robotizzata. In particolare riguardano il montaggio, la finitura dei getti in ghisa per la fonderia e l’asservimento di macchine utensili.

Montaggio guide per cassetti.

Il gruppo Tiesse Robot ha realizzato un impianto per il montaggio in automatico nelle guide per cassetti lavatrice dei tappi e delle rotelle di scorrimento con l’ausilio di due robot integrati con un sistema di visione artificiale VisionPro Cognex.

L’isola è composta da un magazzino pallet per le guide da montare, da una stazione di misura con telecamera degli interassi dei fori, da una stazione di piantaggio dei tappi, da una tavola rotante di montaggio e ribaditura dei perni rotelle e da due robot Kawasaki che eseguono il primo la manipolazione delle guide tra le varie stazioni ed il secondo la preparazione del premontato - rotella sulla tavola rotante.

La peculiarità dell’isola sta nel gestire, sfruttando le potenzialità del sistema di visione, la produzione in modo random e nel correggere gli errori di interasse tra i fori al fine di garantire un corretto piantaggio dei tappi ed inserimento dei perni di supporto delle rotelle. Tutte le attività sono presiedute dal programma di supervisore, residente sul Pc che gestisce gli archivi dei codici con le specifiche del prodotto, dei dati e dei parametri di sistema, il settaggio, la visualizzazione dello stato dell’impianto, il report della produzione giornaliera e degli allarmi.

Il robot esegue un ciclo di misura altezza pallet porta pezzi con l’utilizzo di un sensore di distanza montato a bordo, poi con la telecamera inquadra e riconosce gli estremi del profilo. Alla fine della procedura, porta la guida alla stazione di piantaggio tappi, alla stazione della tavola rotante per l’inserimento in sequenza del numero e tipo di rotelle previste dal codice ed infine deposita la guida montata sul pallet di raccolta dei prodotti finiti.

Isola automatizzata di sbavatura dei getti in ghisa.

Un altro interessante esempio riguarda l’impiego dei robot antropomorfi (fino a 500kg di portata) con visione artificiale in isole automatizzate e finalizzate alla sbavatura dei getti in ghisa di medie e grandi dimensioni.

Essendo previsto un mix di codici elevato, si è proceduto all’installazione di un dispositivo di alimentazione dei pezzi che non contempla setup, ma un trasportatore a tapparella metallica su cui l’operatore appoggia i getti ed un sistema di visione VisionPro Cognex che trasmette al robot codice e orientamento del pezzo in arrivo. Il robot utilizzato per tali operazioni deve avere determinate caratteristiche di rigidità, per cui la scelta è caduta sul Robot Kawasaki MX500, che rappresenta il top di gamma della multinazionale giapponese.

La prerogativa di quest’isola risiede nella presenza di un secondo sistema di visione che, in connubio con l’attivazione di tastatori, permette di definire la posizione esatta rispetto all’organo di presa delle superfici da sbavare nel piano X,Y,Z in modo da consentire al robot di eseguire in automatico la correzione dei programmi e delle posizioni di lavoro in funzione dei dati rilevati.

Il sistema si avvale di un programma software sofisticato per parametrizzare i dati derivanti dal sistema di visione e dai sensori; La medesima tecnologia è applicata anche in isole di processo su getti in Alluminio; Le modalità adottate dimostrano come sia ora possibile determinare con i sistemi di visione le posizioni delle aree di lavorazione nello spazio, indipendentemente dalle tolleranze di forma e senza altre necessità di posizionamenti precisi del pezzo in attrezzatura: in pratica, il software fornisce le condizioni per ricreare le linee da lavorare con i relativi vettori di orientamento, che permettono di posizionare l’utensile del robot con la dovuta precisione.

Isola di completamento sedute.

La terza applicazione dei robot e dei sistemi di visione riguarda l’installazione realizzata presso una primaria azienda nazionale di un impianto per il completamento degli schienali in plastica per sedie da ufficio con il montaggio degli inserti metallici (boccole filettate) necessari per il successivo fissaggio della seduta alla struttura della sedia.

L’impianto è posto a valle di una pressa di stampaggio che stampa in modo random 8 codici di prodotto diverso. Per gestire la produzione in modo random, è stato integrato nell’isola un sistema di visione VisionPro Cognex, che offre la possibilità di gestire fino a 32 codici prodotto diversi mantenendo una flessibilità e velocità di esecuzione inalterata.

Il sistema di visione inoltre risolve brillantemente il problema relativo ai diversi ritiri del prodotto dovuti sia a diversità di forma, sia a tempi di lavoro differenziati in fase di stampaggio.

Il ciclo di ciascun robot comprende: il prelievo del pezzo in arrivo sul nastro nella posizione e con l'orientamento calcolati dalla visione; l’ispezione visiva per l’acquisizione delle quote di piantaggio;

l’inserimento in sequenza di tutti gli inserti programmati nella posizione rilevata dal sistema di visione e il deposito del prodotto finito sul trasportatore di evacuazione.

Asservimento macchine utensili.

Per completare questa breve panoramica di applicazioni realizzate da robot con l’ausilio dei sistemi di visione, un cenno particolare meritano gli impianti robotizzati di asservimento di macchine utensili.

Il robot dedicato all’asservimento è dotato di sistema di visione in grado di effettuare il riconoscimento del pezzo da realizzare, Fondamentalmente le soluzioni applicative sono di due tipi: con l’utilizzo di vari sistemi di alimentazione pezzi in funzione della cadenza richiesta, delle dimensioni dei pezzi e della logistica di movimentazionedegli stessi.

L’isola di asservimento può essere quindi dotata di alimentazione e caricamento completamente automatico, oppure semiautomatico b.

In particolare, su centri di lavoro completamente automatizzati, i pezzi vengono posizionati tramite nastri trasportatori e/o pallet in una macro-area 3D e, tramite il sistema di visione Cognex, il robot identifica il pezzo utilizzando autofocus automatico e PatMax di Cognex rilevandone le coordinate spaziali XYZ e angolari.

E’ importante notare che utilizzando la calibrazione non lineare Cognex è stato possibile annullare completamente qualsiasi errore di calibrazione.

Il sistema Tiesse Robot consente di raggiungere prestazioni, affidabilità ed efficienza elevatissime ad un costo assolutamente competitivo.

L’utilizzo dei sistemi di visione nei processi di automazione costituisce una tecnologia in continua evoluzione che con tutta probabilità conoscerà nel prossimo futuro una forte espansione disegnando scenari che le due aziende grazie alle loro esperienze e costanti ricerche nel campo sono già preparate ad affrontare.

 

 

 

 

 

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