Revolucionando Automação Industrial: Tecnologia Avançada de Visão 3D para Robôs

À medida que mais indústrias aceitam a necessidade de robôs em suas operações, o número de robôs industriais instalados mundialmente experimentará crescimento positivo nos próximos cinco anos. Com este interesse em desenvolvimento em automação vem mais investimentos em pesquisa e desenvolvimento. O resultado são sistemas robóticos mais enxutos com componentes mais avançados. Uma tendência crescente para células de trabalho robóticas é visão 3D automática. Esta tecnologia permite que o robô identifique a posição, tamanho, profundidade e cor de um objeto. Setores como logística, processamento de alimentos, ciências da vida e fabricação estão encontrando maneiras de automatizar seus processos usando componentes visuais.

Quais são as diferentes abordagens para visão 3D?

Tecnologia de visão não é uma ferramenta "tamanho único". Certos fatores como aplicação, equipamento, produto, ambiente e orçamento determinarão como integrar visão no processo. Não há padrão quando se trata de configurar imagem 3D em tempo real em um sistema robótico. No entanto, existem algumas técnicas padrão usadas por especialistas em integração de visão, cada uma adaptada para beneficiar tarefas específicas. Estas técnicas são visão estéreo, tempo de voo (TOF), triangulação a laser e luz estruturada.

Triangulação a Laser

Objetos passam através de um feixe de luz emitido por um scanner a laser. Uma câmera posicionada em um ângulo específico registra uma imagem da linha do laser enquanto o item passa, distorcendo o feixe e criando um perfil do objeto.

Luz Estruturada

Um projetor cria uma faixa fina de luz para projetar um padrão em um objeto. Câmeras de diferentes ângulos observam as várias linhas curvas da luz para desenvolver uma imagem 3D do objeto.

Tempo de Voo (ToF)

Uma câmera usa um scanner a laser de alta potência para emitir luz refletida do objeto de volta ao sensor de imagem. A distância da câmera ao objeto é calculada com base no atraso de tempo entre luz transmitida e recebida.

Visão Estéreo

O sistema robótico usa duas câmeras para gravar a mesma visão 2D de um objeto tirada de dois ângulos diferentes. O software então usa a posição estabelecida das duas câmeras e compara pontos correspondentes nas duas imagens planas para identificar variações e produzir uma imagem.

Quais aplicações estão usando visão 3D robótica?

Há uma necessidade para o robô industrial moderno detectar objetos, reconhecer peças e agarrar componentes no ângulo certo. Enquanto robôs tradicionais são perfeitos para localizar peças consistentemente, a robótica moderna pode coordenar correções para detectar onde a peça está. Em vez de uma linha de produção inteira parar porque ações subsequentes não estão em ordem indefinida, o sistema reconhece rapidamente uma mudança e se adapta a ela. Como resultado, uma variedade de aplicações industriais em todas as indústrias investem em visão 3D robótica. Estas incluem as indústrias de logística, processamento de alimentos, ciências da vida, fabricação e automotiva. Com tantos setores automatizando, o uso de tecnologia de visão está se expandindo para novos territórios. Aplicações de despaletização usam componentes de visão 3D para escanear paletes cheios de vários tipos de caixas de envio para classificação. Eles usam scanners para enviar a imagem para software para permitir que o robô detecte tipos de caixas baseados em padrões de textura e as envie para áreas designadas. Uma fábrica de processamento de alimentos usa tecnologia de visão multiespectral e iluminação especial para inspecionar o produto e detectar deterioração. Aplicações que tradicionalmente usavam tecnologia de visão estão atualizando para equipamentos mais inovadores. Uma empresa aeroespacial substituiu ferramentas de inspeção tradicionais por escaneamento 3D para inspecionar pás de turbina para imperfeições, reduzindo tempo de inspeção de 18 horas para 45 minutos. Tecnologia de visão continuará a se expandir, com tendências futuras previstas em aplicações de logística, visão de máquina multiespectral, adaptação usando aprendizado de máquina com visão 3D, e lentes líquidas para permitir imagens mais precisas de distâncias maiores.

Subsistemas e Componentes Cruciais para Aplicações de Visão

Os sistemas de automação mais coordenados têm mais de um único sistema de controle automatizado e componentes integrados para fazer uma montagem de célula de trabalho eficiente. Quando se trata de incorporar opções avançadas de visão 3D como rastreamento de objetos, perfilamento de produto e coleta de caixas (bin picking) em uma linha de processo, o sistema deve gerar dados de imagem 3D. O uso de visão 3D em sistemas robóticos requer integrar vários componentes para facilitar fornecimento de energia adequado, processamento em tempo real e segurança. Outro componente crítico de automação bem-sucedida é capacidade de comunicação. É boa prática na era digital ter portas de conectividade para conectar digitalmente um sistema a outros equipamentos para compartilhamento de dados. Tecnologias robóticas emergentes facilitam conectividade Wi-Fi para o mesmo propósito. No estágio de design, conduzir um estudo de avaliação de risco é a única maneira de identificar e remover problemas de um sistema que poderiam arriscar mau funcionamento. Um robô com visão 3D habilitada pode parar equipamentos com segurança para prevenir lesões e danos ao equipamento. Se compradores investirem em pesquisa e planejamento antecipado, o resultado será um sistema automatizado flexível e fácil de usar.

Conclusão

Manufatura moderna exige mais com menos, com linhas de produção mais enxutas precisando fornecer maior produção. A influência da visão robótica continuará a se expandir em diferentes áreas de produção e encontrar novas maneiras de melhorar processos automatizados. Espere mais componentes visuais 3D se tornarem comuns em sistemas automáticos no futuro.