Révolutionner la robotique : Systèmes de vision main-œil avancés pour un mouvement amélioré

En robotique, un système main-œil désigne une configuration où un système de vision est directement attaché au bras robotique, généralement derrière la toute dernière articulation. En d'autres termes, le système de vision se déplace avec le bras robotique. Cette approche est relativement nouvelle en robotique et offre une alternative au montage fixe plus traditionnel du système de vision, généralement au-dessus du volume de travail du robot. Bien que l'approche main-œil puisse bénéficier à de nombreuses applications, son potentiel a jusqu'à présent été largement limité par les systèmes de vision standards. Photoneo apporte une solution ultime qui met enfin fin à ces limitations basées sur la vision.

Avantages de l'approche main-œil

L'approche main-œil est très utile dans des applications spécifiques car elle offre plusieurs avantages sur la méthode à vision fixe. Tout d'abord, elle peut couvrir un volume de numérisation beaucoup plus grand car elle peut être spécifiquement dirigée vers la zone d'intérêt, offrant beaucoup plus de flexibilité que cette dernière approche. Le système de vision n'est ainsi limité que par la portée du robot plutôt que par son propre volume de numérisation.

Comme la distance de numérisation est l'un des principaux paramètres déterminant la précision, un système de vision main-œil avec une portée de numérisation plus courte peut fournir un niveau de détail beaucoup plus élevé comparé à un système de vision fixe avec une grande distance de numérisation. Si un client a un grand bac rempli de petites pièces, le plus haut niveau de détail sera atteint en utilisant un petit scanner à courte portée monté sur le bras robotique. Le robot peut ainsi approcher le contenu du bac avec le scanner à une distance optimale et scanner les pièces individuelles sous différents angles et perspectives. Cependant, quand un système de vision fixe fournit un niveau de détail satisfaisant (comme le scanner 3D PhoXi XL de Photoneo), il est conseillé de choisir l'approche à vision fixe.

Un système main-œil est aussi une option avantageuse si une application comprend deux ou plusieurs conteneurs. Une configuration standard avec un système de vision fixe nécessiterait soit un axe linéaire au-dessus des bacs, soit plusieurs systèmes de vision. Un système main-œil se contentera de un seul scanner se déplaçant avec le bras robotique d'un conteneur à l'autre. 

La capacité de scanner le contenu d'un bac à courte distance et sous n'importe quel angle élimine également efficacement les défis liés aux ombres. Les parois du bac ou un système de vision monté au-dessus du conteneur de manière fixe peuvent projeter des ombres sur certaines sections du conteneur, empêchant une acquisition correcte de certaines pièces. Dans de tels cas, un compromis doit être fait pour trouver la position optimale du scanner par rapport au bac et parfois les pièces doivent être réarrangées manuellement. L'approche main-œil surmonte aisément ce défi.

Enfin, certaines applications peuvent nécessiter des ajustements spéciaux de la pièce où la cellule robotique est placée — surtout en ce qui concerne la réduction de la lumière ambiante. La possibilité de scanner le conteneur sous divers angles minimise le besoin d'obscurcir toute la pièce, permettant de capturer un côté du bac d'abord, puis l'autre.

Les systèmes main-œil présentent une approche moderne à la popularité croissante, qui gagne du terrain dans un nombre croissant d'applications robotiques. Ses avantages deviennent encore plus importants avec l'essor de la robotique collaborative. Cependant, il faut garder à l'esprit que le déploiement de l'approche main-œil n'a de sens réel que dans des types d'applications spécifiques.

Considérations importantes avant de déployer l'approche main-œil 

Le choix de l'approche main-œil doit toujours être précédé d'une réflexion approfondie sur les exigences et particularités d'une application donnée. Bien que ce type de configuration offre plusieurs avantages, certains facteurs doivent être considérés avant de se décider pour l'approche main-œil.

Les systèmes main-œil nécessitent une installation plus difficile que les configurations avec système de vision fixe. Il est aussi plus difficile de trouver un moyen optimal de gérer les câbles alimentant le système de vision déployé. 

De plus, comme le scanner est attaché au bras robotique, il peut restreindre les mouvements du robot. Il est donc conseillé d'utiliser un système de vision plus petit. Les modèles les plus adaptés de la famille Photoneo PhoXi 3D Scanner sont XS, S, M et des modèles MotionCam-3D S, S+ et M, couvrant ensemble une plage de numérisation de 16 centimètres jusqu'à 1,5 mètre.

Un autre inconvénient des systèmes main-œil est un risque plus élevé de collision avec le capteur et d'éventuelles difficultés à trouver la position optimale sur le bras robotique pour le système de vision, surtout s'il est de grande taille. Un autre inconvénient majeur est le fait que les mouvements du robot provoquent des vibrations, que les systèmes de vision à balayage de zone haute précision standards ne peuvent pas gérer. À cause de cela, le bras robotique doit rester immobile pendant l'acquisition du scan, ce qui peut prolonger le temps de cycle. En conséquence, l'approche main-œil n'est pas la bonne solution pour les applications critiques en temps.

Dans de nombreux cas, il est préférable de choisir l'approche à vision fixe avec un système de vision 3D de haute qualité à grand volume de numérisation comme le Photoneo PhoXi 3D Scanner XL plutôt que d'opter pour un système main-œil à l'installation/configuration difficile.

Bien sûr, il existe des applications où la configuration main-œil est la meilleure option et qui bénéficient grandement de cette approche. Dans ces cas, les inconvénients des systèmes main-œil décrits ci-dessus peuvent être surmontés avec la technologie révolutionnaire « Parallel Structured Light » de Photoneo — la seule approche de détection 3D qui résiste efficacement aux vibrations, permettant ainsi une numérisation 3D de haute qualité d'objets en mouvement sans artefacts de mouvement. 

Coordination main-œil en mouvement

La technologie « Parallel Structured Light », implémentée dans la caméra 3D Photoneo MotionCam-3D, permet la coordination main-œil sans aucun compromis. MotionCam-3D est le seul système de vision 3D qui fournit des scans de haute qualité même pendant le mouvement du bras robotique. La caméra est hautement résistante aux vibrations et ne nécessite pas d'arrêter le robot. 

Comme la technologie permet la capture d'objets se déplaçant jusqu'à 144 kilomètres par heure, les vibrations causées par le mouvement du bras robotique n'ont aucun effet sur la qualité des données de nuage de points 3D. La caméra offre une résolution de 0,9 Mpx et une précision de 300 – 1250 μm sur les cinq modèles disponibles (S, S+, M, M+, L). En mode statique, les paramètres sont encore plus élevés, offrant une résolution de 2 Mpx et une précision de 150 – 900 μm. 

Le plus grand avantage est que le robot n'a pas besoin de s'arrêter pour faire un scan, ce qui réduit dramatiquement le temps de cycle comparé à toutes les autres technologies du marché. Cela ouvre la porte à de nouvelles applications telles que le suivi instantané de la position d'objet. 

Cet argument reste pertinent aussi dans le contexte de la robotique collaborative, qui a généralement été très limitée par les inconvénients des méthodes standards. Les robots collaboratifs sont plus lents par nature que les robots industriels et, combinés à l'approche main-œil, les temps de cycle sont prolongés encore plus. MotionCam-3D surmonte cette limitation et fonctionne parfaitement même attaché au bras d'un robot collaboratif.

MotionCam-3D est disponible en cinq modèles — les plus adaptés aux applications main-œil sont les modèles S, S+ et M. Le plus petit modèle S convient bien pour une plage de numérisation entre 366 – 558 mm, tandis que le modèle S+ avec les mêmes dimensions de corps (80 x 68 x 307 mm) offre un champ de vision étendu avec une plage de numérisation entre 630 – 1574 mm. Le modèle M est le bon choix pour une distance de numérisation allant de 497 à 939 mm.

MotionCam-3D arrive comme solution ultime pour tout type de tâches robotiques — qu'elles impliquent des scènes statiques ou dynamiques. Les limitations des systèmes de vision basés sur l'approche main-œil sont maintenant un problème du passé. MotionCam-3D offre la meilleure résolution et précision pour le scan à grande vitesse, une résistance efficace aux vibrations, et des temps de cycle plus courts que jamais.

Si vous envisagez de déployer une approche main-œil dans votre application, n'hésitez pas à nous contacter. Nous serons ravis de consulter votre projet et de vous suggérer la meilleure solution.