Technologies émergentes de vision 3D pour les robots industriels

Alors que de plus en plus d'industries acceptent le besoin de robots dans leurs opérations, le nombre de robots industriels installés dans le monde connaîtra une croissance positive au cours des cinq prochaines années. Cet intérêt croissant pour l'automatisation s'accompagne d'investissements supplémentaires dans la recherche et le développement. Le résultat est des systèmes robotiques plus légers avec des composants plus avancés. Une tendance croissante pour les cellules de travail robotisées est la vision automatique 3D. Cette technologie permet au robot d'identifier la position, la taille, la profondeur et la couleur d'un objet. Des secteurs comme la logistique, la transformation des aliments, les sciences de la vie et la fabrication trouvent des moyens d'automatiser leurs processus à l'aide de composants visuels.

Quelles sont les différentes approches de la vision 3D ?

La technologie de vision n'est pas un outil "taille unique". Certains facteurs tels que l'application, l'équipement, le produit, l'environnement et le budget détermineront comment intégrer la vision dans le processus. Il n'y a pas de norme lorsqu'il s'agit de configurer l'imagerie 3D en temps réel dans un système robotique. Cependant, il existe quelques techniques standard utilisées par les experts en intégration de la vision, chacune adaptée à des tâches spécifiques. Ces techniques sont la vision stéréo, le temps de vol (TOF), la triangulation laser et la lumière structurée.

Triangulation laser

Les objets traversent un faisceau de lumière émis par un scanner laser. Une caméra positionnée à un angle spécifique enregistre une image de la ligne laser au passage de l'objet, déformant le faisceau et créant un profil de l'objet.

Lumière structurée

Un projecteur crée une fine bande de lumière pour projeter un motif sur un objet. Des caméras sous différents angles observent les différentes lignes courbes de la lumière pour développer une image 3D de l'objet.

Temps de vol (ToF)

Une caméra utilise un scanner laser haute puissance pour émettre la lumière réfléchie par l'objet vers le capteur d'image. La distance entre la caméra et l'objet est calculée en fonction du délai entre la lumière transmise et reçue.

Vision stéréo

Le système robotique utilise deux caméras pour enregistrer la même vue 2D d'un objet pris sous deux angles différents. Le logiciel utilise ensuite la position établie des deux caméras et compare les points correspondants dans les deux images plates pour identifier les variations et produire une image.

Quelles applications utilisent la vision robotique 3D ?

Le robot industriel moderne a besoin de détecter des objets, de reconnaître des pièces et de saisir des composants à angle droit. Alors que les robots traditionnels sont parfaits pour localiser les pièces de manière cohérente, la robotique moderne peut coordonner les corrections pour détecter où se trouve la pièce. Au lieu qu'une chaîne de production entière s'arrête parce que les actions suivantes ne sont pas un ordre indéfini, le système reconnaît rapidement un changement et s'y adapte. En conséquence, un éventail d'applications industrielles dans tous les secteurs investissent dans la vision robotique 3D. Il s'agit notamment des industries de la logistique, de la transformation des aliments, des sciences de la vie, de la fabrication et de l'automobile. Avec autant de secteurs qui s'automatisent, l'utilisation de la technologie de la vision s'étend sur de nouveaux territoires. Les applications de dépalettisation utilisent des composants de vision 3D pour numériser des palettes remplies de différents types de cartons d'expédition pour le tri. Ils utilisent des scanners pour envoyer l'image au logiciel afin de permettre au robot de détecter les types de boîtes en fonction des motifs de texture et de les envoyer aux zones désignées. Une usine de transformation des aliments utilise une technologie de vision multispectrale et un éclairage spécial pour inspecter le produit et détecter la détérioration. Les applications qui utilisaient traditionnellement la technologie de la vision évoluent vers des équipements plus innovants. Une entreprise aérospatiale a remplacé les outils d'inspection traditionnels par la numérisation 3D pour inspecter les aubes de turbine à la recherche d'imperfections, réduisant ainsi le temps d'inspection de 18 heures à 45 minutes. La technologie de vision continuera de se développer, avec les tendances futures prévues dans les applications logistiques, la vision artificielle multispectrale, l'adaptation utilisant l'apprentissage automatique avec vision 3D et les lentilles liquides pour permettre des images plus précises à de plus grandes distances.

Sous-systèmes et composants cruciaux pour les applications de vision

Les systèmes d'automatisation les plus coordonnés ont plus d'un seul système de contrôle automatisé et des composants intégrés pour créer un assemblage de cellule de travail efficace. Lorsqu'il s'agit d'intégrer des options de vision 3D avancées telles que le suivi d'objets, le profilage de produits et la sélection de bacs dans une chaîne de traitement, le système doit générer des données d'imagerie 3D. L'utilisation de la vision 3D dans les systèmes robotiques nécessite l'intégration de divers composants pour faciliter une alimentation électrique adéquate, le traitement en temps réel et la sécurité. Un autre élément essentiel d'une automatisation réussie est la capacité de communication. C'est une bonne pratique à l'ère numérique d'avoir des ports de connectivité pour connecter numériquement un système à d'autres équipements pour le partage de données. Les technologies robotiques émergentes facilitent la connectivité Wi-Fi dans le même but. Au stade de la conception, conduire une étude d'évaluation des risques est le seul moyen d'identifier et de supprimer les problèmes d'un système qui pourraient risquer de dysfonctionnement. Un robot doté de la vision 3D peut arrêter l'équipement en toute sécurité pour éviter les blessures et les dommages à l'équipement. Si les acheteurs investissent dans la recherche et la planification initiale, le résultat sera un système automatisé flexible et facile à utiliser.

Conclusion

La fabrication moderne exige plus avec moins, avec des lignes de production plus légères devant fournir une plus grande production. L'influence de la vision robotique continuera à s'étendre dans différents domaines de production et à trouver de toutes nouvelles façons d'améliorer les processus automatisés. Attendez-vous à ce que davantage de composants visuels 3D deviennent courants dans les systèmes automatiques à l'avenir.