Bin Picking de précision : Exploiter la coordination main-œil pour l'automatisation robotique avancée

Le bin picking, c'est-à-dire le prélèvement robotique d'objets aux poses aléatoires depuis un bac, est l'une des tâches robotiques les plus courantes mais aussi l'une de celles qui posent les plus grands défis technologiques. Un robot doit être équipé d'une vision et d'une intelligence robotique exceptionnelles pour pouvoir localiser chaque pièce dans un bac, naviguer vers elle sans collision avec son environnement ou d'autres pièces, la prélever, et la placer en sécurité à un autre emplacement en position alignée.

Il existe deux façons de monter un système de vision 3D dans la cellule robotique, chacune ayant ses avantages et étant plus adaptée à certaines applications :

A. Calibrage extrinsèque

B. Calibrage main-œil

Calibrage extrinsèque

Le calibrage extrinsèque est utilisé dans les configurations où le scanner est monté en position fixe, stationnaire dans la cellule robotique, généralement au-dessus du bac. Le scanner ne doit pas être déplacé par rapport au robot après le calibrage du système mais il n'a pas besoin d'être stationnaire par rapport à la cellule robotique. 

Photoneo propose cinq modèles de scanner 3D PhoXi (XS — XL), chacun offrant un volume de numérisation différent allant de 16 centimètres jusqu'à 4 mètres. En règle générale, plus l'application de bin picking nécessite d'espace — incluant l'espace pour le mouvement du robot, la taille du bac et des pièces, etc. — plus le modèle de scanner 3D PhoXi requis sera grand.

Le calibrage extrinsèque se fait avec n'importe quelle bille appropriée attachée à l'extrémité du bras robotique ou au préhenseur. La bille doit être faite d'un matériau approprié pour le scan, c'est-à-dire lisse et pas trop réfléchissant.

Calibrage extrinsèque : Le scanner 3D est monté en position stationnaire.

Prélèvement main-œil

Le calibrage main-œil vous permet de monter le système de vision 3D directement sur le bras robotique. Pour un calibrage réussi, le scanner doit être monté derrière la toute dernière articulation (par exemple sur le préhenseur). Tout changement apporté à la position du scanner après le calibrage invalide la matrice de calibrage et toute la procédure doit être refaite.

Le calibrage main-œil se fait avec un motif de marqueurs — une feuille plate de papier (ou autre matériau) avec un motif spécial reconnu par les scanners 3D PhoXi de Photoneo.

Calibrage main-œil : Le scanner 3D est monté sur le bras robotique.

Avantages du prélèvement main-œil

Le prélèvement main-œil offre plusieurs avantages sur la configuration traditionnelle. Si vous avez un grand bac et un scanner monté au-dessus avec un point de vue fixe, vous ne pourrez pas scanner le bac avec un petit scanner. Si vous montez un petit scanner directement sur le bras robotique, vous pouvez vous approcher du contenu du bac avec le scanner et choisir quelle partie du bac scanner.

Un autre avantage du bin picking main-œil survient si vous avez deux bacs. Un scanner monté fermement en position fixe ne pourra pas scanner les deux bacs — cela nécessiterait au moins deux scanners. En revanche, un scanner monté sur le bras robotique passera d'un bac à l'autre et fera des scans de leur contenu à distance et angle appropriés. Il est ainsi capable de couvrir une zone plus large que le calibrage extrinsèque.

Le bin picking main-œil peut aussi éliminer le besoin d'obscurcir la pièce où la cellule robotique est placée. La lumière ambiante venant d'une fenêtre peut poser de sérieux défis au système de vision 3D déployé et nécessite souvent un effort spécial pour obscurcir toute la pièce. Un scanner attaché au robot peut faire des scans d'un bac d'un côté d'abord puis de l'autre, minimisant le besoin d'ajustements spéciaux de l'environnement.

Il peut aussi arriver que le système de vision 3D lui-même projette des ombres sur le bac et empêche une acquisition de haute qualité de la scène. Ce problème est généralement résolu par un compromis pour trouver la position la plus optimale du scanner par rapport au bac ou en réarrangeant manuellement les pièces dans le bac pour que le système de vision les capture toutes à la fin. Le bin picking main-œil élimine ce problème car il permet au scanner de « regarder » la scène sous n'importe quel angle et depuis n'importe quelle position.

De même, l'approche main-œil est une solution optimale pour prélever des pièces placées près des parois du bac. Les parois — et même les pièces elles-mêmes — peuvent projeter des ombres et inhiber la reconnaissance des pièces, donc monter le système de vision sur le bras robotique vous permettra d'approcher et prélever les pièces sous un angle approprié. 

Bien que le bin picking main-œil offre de nombreux avantages sur le calibrage extrinsèque, il est aussi juste de dire qu'un scanner attaché au bras robotique peut restreindre les mouvements du robot. Gardant cette limitation à l'esprit, il est conseillé de choisir un scanner plus petit. Dans le cas de la famille Photoneo PhoXi 3D Scanner, les modèles appropriés sont XS, S, M, et L, couvrant une plage de numérisation de 16 cm jusqu'à 2 m.

Un autre fait important est que le robot doit rester immobile pendant l'acquisition du scan, ce qui peut prolonger le temps de cycle. Par conséquent, l'approche main-œil n'est pas adaptée aux applications critiques en temps.

Si vous voulez automatiser votre application mais n'êtes pas sûr du type de solution de bin picking le mieux adapté à votre projet, contactez-nous et discutons-en. Nous serons ravis de vous assister.