Bin Picking Studio 1.4.0 : Construire des environnements robotiques sans fichiers CAO

Constructeur d'environnement

Vous êtes-vous déjà retrouvé dans une situation où vous deviez ajuster l'environnement robotique mais aucun ingénieur CAO n'était disponible pour vous aider ? Désormais, vous pouvez facilement et tout seul dessiner des objets de collision simples directement dans le Bin Picking Studio !

Comment ?

Nous avons préparé un guide complet et facilement compréhensible pour vous dans l'article suivant.

Le Bin Picking Studio 1.4.0 est doté d'un nouvel outil convivial « Constructeur d'environnement ». Il vous permet de construire un modèle 3D de la cellule de travail, de définir l'espace de travail du robot et de tester ses capacités de mouvement. L'outil permet également de vérifier le modèle de l'environnement en le comparant avec un nuage de points du scanner calibré.

Le « Constructeur d'environnement » se compose d'un visualiseur 3D et d'un panneau de contrôle divisé en 3 onglets aux fonctionnalités différentes :

• Scène : ici, vous construisez un modèle 3D de l'environnement robotique
• Robot : ici, vous testez les mouvements du robot
• Vision : ici, vous connectez les systèmes de vision calibrés afin de comparer l'environnement virtuel avec le monde réel

Scène

Empêchez le robot de quitter son espace de travail et enfermez-le dans une boîte virtuelle — rapidement et sans effort ! La simplicité de la tâche est renforcée par l'affichage du robot dans la configuration de l'environnement et par des fonctionnalités ajoutées pour redimensionner et mettre à l'échelle les objets de l'environnement.

Pour profiter d'un bin picking sans collision, vous devez gérer un modèle 3D précis de la vraie cellule robotique. L'environnement virtuel créé dans Bin Picking Studio doit correspondre à la réalité au moins dans la portée du robot. Bien que les trajectoires soient vérifiées pour les collisions, le scanner ne voit jamais tous les objets de la scène, donc vous devez définir des objets de collision statiques correspondant à la réalité.

Liste d'objets

L'onglet « Scène » contient une « Liste d'objets », supportant une structure hiérarchique. Cela signifie que chaque objet peut avoir des objets enfants liés pour manipuler plus facilement un groupe d'objets. Vous pouvez utiliser les boutons +/- à côté de l'objet parent pour développer/replier la liste des objets enfants.

Pour changer la hiérarchie d'objets déjà définis, vous pouvez saisir un objet dans la « Liste d'objets » et le déplacer à la position désirée dans la liste (notez l'icône + qui apparaît quand l'objet est déplacé sur un autre pour en faire son enfant).

Exemple :

Considérez une palette avec plusieurs objets. Il est avantageux de définir chaque objet comme enfant de l'objet parental. Ainsi, vous pouvez manipuler (déplacer, pivoter, etc.) tous les objets en changeant simplement les propriétés de position de l'objet parent.

Chaque objet dans la « Liste d'objets » offre 3 options listées à côté (de gauche à droite) :

• Icône de synchronisation : indique si l'objet est sauvegardé (synchronisé) ou non
• Bascule de visibilité : permet d'afficher/masquer l'objet
• Bouton de suppression : permet de supprimer l'objet (notez que la suppression d'un objet parent supprimera aussi tous ses enfants)

L'onglet « Scène » avec une « Liste d'objets » mise en évidence et le bouton « + Ajouter objet »

Vous pouvez ajouter un nouvel objet à la scène en cliquant sur le bouton « + Ajouter objet » en bas à gauche du visualiseur 3D. Vous pouvez soit définir un objet de collision en utilisant l'une des formes primitives disponibles (boîte/sphère/cylindre), soit télécharger un fichier STL.

En sélectionnant une forme primitive, vous pouvez définir ses propriétés dans le « Formulaire d'édition » et le « Panneau d'outils objet 3D ».

Si vous choisissez un fichier STL, une fenêtre pop-up apparaît, vous demandant d'entrer un nom pour le nouvel objet, de choisir le fichier à télécharger et de sélectionner un type d'objet. Il y a 3 types d'objets disponibles :

• Bac : pour tout modèle CAO représentant un bac (rendu en bleu)
• Environnement : autres objets de collision correspondant à de vrais objets près du robot (rendu en gris)
• Objet de collision virtuel : utilisé pour des objets qui n'existent pas nécessairement dans l'environnement réel du robot — principalement pour limiter l'espace de travail du robot pendant le bin picking mais aussi pour définir les parois de la cellule afin de permettre l'inspection transparente du robot (virtuel) à l'intérieur (rendu en rouge et semi-transparent, comme seul type d'objet)

Chacun de ces types d'objets représente un « objet de collision » au sens où l'objet prélevé ne rentrera pas en collision avec lui.

Après avoir sélectionné un objet dans la « Liste d'objets », il est mis en surbrillance en bleu dans la liste et en rouge dans le visualiseur. En plus, les panneaux « Formulaire d'édition » et « Outils objet 3D » apparaissent. Vous pouvez aussi sélectionner un objet en cliquant directement dessus dans le visualiseur 3D. Pour désélectionner un objet, cliquez à nouveau dessus dans la « Liste d'objets » ou choisissez l'option « Fermer » du panneau « Outils objet 3D ».

Formulaire d'édition & Outils objet 3D

Après avoir sélectionné un objet soit dans la « Liste d'objets » soit dans le visualiseur 3D, le « Formulaire d'édition » et le panneau « Outils objet 3D » apparaissent.

L'onglet « Scène » avec « Formulaire d'édition », panneau « Outils objet 3D » et bouton « Sauvegarder la scène » mis en évidence

Le « Formulaire d'édition » permet de saisir les propriétés suivantes de l'objet :

• Nom (de l'objet)
• Type (d'objet comme décrit ci-dessus)
• Fichier CAO (maillage) : vous pouvez télécharger l'objet STL
• Échelle : vous pouvez mettre à l'échelle l'objet STL
• Dimensions : vous pouvez redimensionner l'objet (uniquement pour formes primitives) : largeur/hauteur/profondeur pour la boîte, rayon pour la sphère et rayon/hauteur pour le cylindre
• Position : vous pouvez changer la position de l'origine de l'objet par rapport à l'origine de l'objet parent
• Rotation : vous pouvez faire pivoter l'objet autour de sa propre origine

Vous pouvez aussi manipuler dynamiquement les objets avec le « Outils objet 3D » :

• Déplacer : cette option affiche les flèches de repère pour changer la position de l'objet le long d'un axe désiré en glissant le repère
• Pivoter : cette option affiche les cercles de repère pour changer la rotation de l'objet sur l'axe désiré en glissant le repère
• Mettre à l'échelle : cette option affiche la flèche de repère pour mettre à l'échelle l'objet
• Redimensionner : cette option affiche les flèches de repère pour changer les dimensions de l'objet sur l'axe désiré en glissant le repère (uniquement pour la boîte et le cylindre)
• Basculement Soi/Parent : vous pouvez changer l'origine de la rotation lors de la rotation avec le repère ; sélectionnez « soi » pour pivoter autour de sa propre origine ; sélectionnez « parent » pour pivoter autour de l'origine du parent

Les repères permettent aussi d'ajouter des incréments aux valeurs de position/rotation pour chaque axe. Au lieu de glisser le repère dans la direction désirée, cliquez simplement sur la flèche/le cercle pour un axe spécifique, entrez la valeur désirée et appliquez en cliquant sur le bouton « Valider ».

Le bouton « + Ajouter objet enfant » permet de créer un objet enfant pour l'objet actuellement sélectionné. Utilisez le bouton « x Fermer » pour désélectionner l'objet (fin d'édition).

Finalisez l'action en cliquant sur le bouton « Sauvegarder la scène » . L'environnement virtuel se synchronisera avec le robot. Ce n'est qu'ensuite que vous pourrez utiliser l'onglet « Robot » avec les commandes du robot.

Robot

Avant d'accéder à l'onglet « Robot », vous devez d'abord sélectionner un robot et un préhenseur dans la base de données et définir le point outil. Vous pouvez ensuite déplacer virtuellement le robot (jogging) et définir son espace de travail.

Commandes du robot

Vous pouvez choisir parmi trois modes de mouvement :

• Articulaire
  Ici, vous pouvez déplacer virtuellement les articulations individuelles du robot de deux façons :

   

  • En déplaçant le curseur pour l'articulation correspondante
  • En entrant manuellement la position de l'articulation dans le champ de saisie

• Linéaire (Système de coordonnées outil / Système de coordonnées base robot)
  Vous pouvez déplacer le point outil du robot soit dans le système de coordonnées de l'outil, soit dans celui de la base du robot. Il y a trois façons de déplacer le robot :

   

  • En déplaçant le repère dans le point outil du robot, en le glissant à la position désirée
  • En glissant les flèches pour le déplacer sur chaque axe respectif ou en glissant les cercles pour le faire pivoter
  • En entrant manuellement la position et l'orientation du TCP dans le panneau « Position du point outil »

Si vous cliquez sur le bouton « Position d'origine », le robot sera automatiquement déplacé vers sa position par défaut. Pour activer la fonction de vérification de collision, utilisez le bouton bascule « Mettre en évidence collisions ON/OFF ».

Lors du pilotage du robot, les restrictions de limites articulaires sont appliquées.

Exemple de configuration de limites articulaires

Les limites articulaires vous permettent de définir l'espace de travail de planification de trajectoire du robot.

Le robot a généralement besoin de se déplacer seulement dans une fraction de sa gamme articulaire. Nous vous recommandons fortement de configurer les limites articulaires pour que la planification de trajectoire se fasse uniquement dans ce sous-espace de l'espace de travail complet du robot. Des limites articulaires correctement configurées ont un effet positif sur le temps de calcul et le taux de succès de la planification.

Si vous laissez un champ de limite articulaire vide, le système utilisera les limites matérielles par défaut du robot.

Veuillez noter que des limites articulaires trop restrictives peuvent entraîner un échec de la planification de trajectoire. Prévoyez toujours une marge. Pour vérifier que la portée du robot est suffisante, utilisez les options de jogging du panneau « Commandes du robot ». Assurez-vous que le robot peut atteindre chaque endroit dans le modèle de bac avec diverses orientations du préhenseur.

 

Vision

Vous avez peut-être aussi rencontré des difficultés dues aux écarts entre la vraie cellule de bin picking et sa version CAO. Ce ne sera plus un problème avec la nouvelle option de déclencher un scan et vérifier si le nuage de points scanné correspond à l'espace virtuel modélisé. Étant donné que vous pouvez maintenant aussi vérifier les volumes de numérisation des systèmes de vision employés, il n'a jamais été aussi facile de configurer le champ de vision.

L'onglet « Vision » vous permet de manipuler les Systèmes de Vision configurés pour valider le placement des objets de collision.

Si les scanners sont montés sur le bras robotique, vous devez d'abord sélectionner un modèle de robot pour que ce Système de Vision apparaisse dans la liste. Sinon, vous obtenez un message d'avertissement.

La « Liste des Systèmes de Vision » avec 3 Systèmes de Vision, le quatrième ne peut pas être affiché car aucun robot n'a été sélectionné

Un Système de Vision peut avoir les statuts suivants :

• Disponible : le scanner est prêt à connecter et le Système de Vision est calibré
• Non disponible : le scanner n'est pas prêt à connecter pour le moment ; vérifiez l'alimentation, la connexion et la configuration réseau
• Non calibré : le Système de Vision n'est pas encore calibré — vous devez d'abord effectuer un calibrage réussi pour utiliser ce Système de Vision dans le « Constructeur d'environnement »

Obtenez des informations détaillées sur un Système de Vision (ID du scanner, position de montage et type de modèle) en cliquant dessus. Les champs du bas reflètent le calibrage du Système de Vision — translation et orientation de la caméra du scanner par rapport à la base du robot (calibrage extrinsèque) ou au flange du robot (calibrage main-œil).

La fenêtre de vue d'ensemble du Système de Vision contient plusieurs boutons :

• Visibilité : vous pouvez activer/désactiver la visibilité de chaque modèle de scanner, volume de scan et origine du scanner (plus précisément sa caméra)
• Connecter : vous pouvez cliquer sur « Connecter » une fois le scanner prêt et le Système de Vision calibré
• Déconnecter : une fois connecté, vous pouvez vous déconnecter du scanner avec ce bouton
• Déclencher : tout en étant connecté au scanner, vous pouvez déclencher des scans

Informations détaillées sur un Système de Vision

Veuillez noter qu'un seul scanner peut être connecté à la fois. Si le même scanner est utilisé dans plusieurs Systèmes de Vision, il se connecte dans tous.

Le « Constructeur d'environnement » partage les commandes du scanner avec l'interface PhoXi — une fois connecté dans le « Constructeur d'environnement », le même scanner est connecté dans l'interface PhoXi également.

Validation

Connecter un scanner et déclencher des scans vous aide à placer les objets de collision (principalement le bac) pour que le modèle corresponde précisément à la réalité.

Pour assurer un placement précis des objets, un Système de Vision calibré doit être disponible pour la connexion. Vous pouvez alors déclencher un scan et l'utiliser pour positionner le modèle CAO de sorte que le modèle et le nuage de points se superposent.