Essenciais de Visão Robótica: Guia Completo para Fabricantes

A cada ano, os robôs se tornam mais avançados e são designados para realizar tarefas mais complexas do que antes. Ao contrário da mão de obra humana, eles não se cansam e são muito mais rápidos em suas operações. No entanto, à medida que são incorporados em mais processos industriais, há uma necessidade crescente de torná-los mais seguros para espaços de fábrica e mais precisos em suas operações.

É dessa necessidade de tornar os robôs industriais mais "conscientes" que os sistemas de visão robótica surgiram. Isso levanta a questão: o que são sistemas de visão robótica? Como funcionam e eles realmente tornam os robôs melhores? Aqui está uma análise aprofundada de tudo isso e mais.

O que é Visão Robótica?

Visão robótica, em termos leigos, é um conceito que busca ajudar os robôs a ver. É um sistema composto por diferentes partes que permitem ao robô interpretar dados visuais em seu ambiente. Estas partes incluem:

• Câmeras - são montadas no robô ou em seu espaço de trabalho e atuam como os "olhos" do robô.
• Iluminação especial - a iluminação mantém a área de trabalho e/ou os objetos nos quais o robô está trabalhando iluminados para que a câmera possa capturá-los claramente.
• Software - este é um algoritmo de computador no qual todo o sistema de visão opera.

Como Funciona a Visão Robótica?

O funcionamento de um sistema de visão robótica é uma série de etapas que podem parecer longas, mas acontecem em segundos. Cada parte do sistema trabalha em conjunto com a outra para tornar a "visão" possível. As etapas se desenrolam da seguinte forma:

1. O robô recebe uma tarefa, como montar micropeças em uma placa PCB. Para montar a peça certa no lugar certo, requer alta precisão e alguma orientação visual para regular seus movimentos conforme necessário.
2. A câmera é ativada para visualizar o envelope de trabalho ou a posição da peça e onde ela deve ser colocada.
3. A imagem capturada pela câmera é enviada ao controlador do robô, que a interpreta usando o algoritmo de computador.
4. A partir desta interpretação, um sinal de comando é transmitido do controlador para o braço do robô de montagem.
5. O comando é um código de instruções sobre qual caminho o braço robótico deve seguir entre coletar a peça e onde deve colocá-la na placa PCB.

A imagem capturada e transmitida por um sistema de visão robótica não é apenas uma foto visual. Ela captura parâmetros como comprimento, largura e altura das peças. Esses detalhes são essenciais, pois ajudam o robô a distinguir diferentes objetos e também informam como ele deve se posicionar, bem como a força necessária para executar as tarefas. Às vezes, para mais precisão, a triangulação a laser pode ser usada para derivar tais parâmetros. É um método mais preciso, pois os lasers contornam os objetos e seus tamanhos podem então ser captados pela câmera.

A visão 3D também está ganhando espaço nos sistemas de visão robótica. Embora siga o mesmo conceito de visão mencionado acima, ela oferece visualização mais completa de diferentes ângulos. No entanto, além das outras partes presentes em um sistema de visão robótica típico, um sistema de visão 3D inclui um scanner. Ele é usado para analisar todas as 3 dimensões de uma peça ou envelope de trabalho e acionar o robô a agir de acordo. É mais avançado e eficaz que a triangulação a laser.

Por que Fabricantes Devem Usar Sistemas de Visão Robótica?

O robô médio pode ser programado para executar tarefas de forma bastante eficaz com supervisão mínima. Isso, de fato, tem sido o caso na maioria das fábricas há um tempo. Então, você pode estar se perguntando: é necessário integrar sistemas de visão robótica em seus robôs? Isso agrega algum valor às suas operações robóticas? A resposta breve é: sim. Aqui estão algumas maneiras pelas quais seus robôs industriais seriam melhorados por sistemas de visão robótica.

• Precisão - considere o quão bem você executaria uma tarefa vendado vs como você se sairia com visão total. O último é melhor, não é? Isso também se aplica aos robôs. Embora possam confiar em sensores para realizar tarefas, um sistema de visão os torna muito mais precisos em como manuseiam peças e trabalham nelas.
• Segurança - capacidades visuais têm se mostrado altamente eficazes para tornar robôs mais seguros para humanos trabalharem com eles. A combinação de um sistema de visão robótica e sensores de segurança fornece dupla garantia de que o robô irá parar ou desacelerar quando detectar e ver um obstáculo em seu caminho.
• Maior eficiência operacional - quando um robô é equipado com um sistema de visão robótica, ele se torna mais adaptável. Por exemplo, um robô Delta encarregado de classificar objetos rolando em uma esteira transportadora. Seu sistema de visão perceberia os objetos e a taxa na qual eles passam pelo sistema. À medida que o controlador interpreta tais dados visuais, ele sinalizaria os braços robóticos para trabalharem em uma velocidade que corresponda à da esteira transportadora. Não haveria necessidade de iniciar e parar a esteira para o robô acompanhar, e isso melhora a eficiência.
• Melhor eficiência de custos - quando as eficiências operacionais melhoram, os custos de operação também diminuem. Além disso, a necessidade reduzida de supervisão e menor necessidade de entradas extras, como paletes de posicionamento para suportar a precisão do robô, reduzem custos extras.
• Maior valor - robôs que têm sistemas de visão robótica podem fazer mais, o que lhe dá mais valor do robô. Enquanto você pode ter usado um robô SCARA apenas para montar peças, um sistema de visão pode ser configurado para realizar inspeção de qualidade após a montagem.

Aplicações de Visão Robótica

Exemplos de aplicação industrial de sistemas de visão robótica incluem:

• Armazéns automatizados - robôs de armazém automatizados equipados com sistemas de visão robótica são usados para coletar e entregar pacotes de várias partes de um armazém para a equipe. Os sistemas de visão eliminam a necessidade de proprietários de armazéns traçarem caminhos específicos para os robôs. Ajuda a mitigar custos de automação e torna o robô mais flexível em suas operações.
• Classificação - classificar mercadorias em uma linha de manufatura torna-se mais preciso e eficiente quando robôs podem identificar produtos únicos usando um sistema de visão. Também os torna mais rápidos e reduz desperdícios e erros que frequentemente ocorrem quando um robô está trabalhando "às cegas".
• Pick and place, Paletização - ser capaz de ver peças e ajustar sua posição de acordo faz com que robôs executem tarefas de paletização e pick and place melhor. O sistema de visão também elimina a necessidade de sistemas de suporte adicionais, como paletes de posicionamento.
• Farmácias automatizadas - sistemas robóticos equipados com sistemas de visão agora são usados para dispensar prescrições em farmácias automáticas. O sistema de visão captura a prescrição, envia a imagem para o controlador, que então move um copo de prescrição para o dispensador correspondente do comprimido solicitado. É rápido, econômico e muito preciso.
• Inspeção de materiais - isso funciona especialmente bem quando o sistema de visão robótica tem um scanner, pois escaneia cada produto para detectar falhas. Isso torna a inspeção de qualidade mais rápida e precisa, pois tal escaneamento pode detectar falhas que o olho humano poderia facilmente perder.

Fatores a Considerar ao Investir em Sistema de Visão Robótica

O conceito de visão robótica é amplamente o mesmo, mas seria essencial buscar um provedor de serviços confiável. Considere que este é um conceito novo que pode precisar ser personalizado para seus robôs e configuração completa de fábrica. Além disso, sua equipe pode precisar de alguma orientação para se adaptar a este modo de operação robótica. Uma empresa de sistema de visão robótica que possa ajudá-lo a fazer esta transição suavemente seria um plus.

Além disso, pese as aplicações industriais que você pretende incorporar os sistemas de visão robótica ao escolher entre opções como 3D e outras. Se as operações são complexas, talvez você precise de tais sistemas de visão extensos. No entanto, para operações básicas como pick and place, um sistema de visão complexo seria subutilizado e, portanto, ineficiente em termos de custo.

Quanto à compatibilidade, certifique-se de consultar a empresa de sistema de visão robótica se seu espaço de fábrica seria compatível com um sistema de visão. Isso seria especialmente preocupante se as câmeras forem montadas dentro do envelope de trabalho, em oposição à estrutura do robô. Pode não necessariamente tornar sua fábrica inelegível para o sistema, mas você pode ter que reorganizar o espaço e ajustar a iluminação.

Desafios dos Sistemas de Visão Robótica

Investir em sistemas de visão robótica é um empreendimento caro. Dado que os sistemas são relativamente novos no mercado, um de qualidade pode custar uma quantia significativa de dinheiro. Isso é além dos custos de manutenção, bem como algumas mudanças estruturais que você pode ter que fazer em seu espaço de fábrica. Este é um desafio que frequentemente torna tais sistemas inacessíveis a fabricantes operando com restrições orçamentárias.

Programar sistemas de visão robótica também pode ser bastante complexo. Eles não são uma solução plug-and-play. No caso de seu provedor de serviços não estar interessado em serviço pós-venda, você pode precisar contratar especialistas para fazer seu sistema funcionar como deveria. Além disso, haverá um período de ajuste enquanto os robôs começam a operar um pouco diferente de antes, uma vez que o sistema de visão é instalado. Alguns tempos de inatividade de produção são esperados antes que toda a configuração comece a funcionar eficientemente.

Conclusão

Robôs são feitos à semelhança dos seres humanos. É assim natural que tenham chegado ao ponto de se tornarem capazes de identificar e interpretar dados visualmente de forma única. Como fabricante, isso seria um investimento que agrega valor às suas operações industriais. No entanto, um sistema de visão robótica também é apenas tão eficaz quanto os robôs que você tem. Se você está fazendo a mudança para automação robótica, comece contratando o fabricante de robôs industriais certo antes de passar para sistemas de visão robótica.