Tecnologias emergentes de visão 3D para robôs industriais

À medida que mais indústrias aceitam a necessidade de robôs em suas operações, o número de robôs industriais instalados em todo o mundo experimentará um crescimento positivo nos próximos cinco anos. Com esse interesse crescente em automação, surgem 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 a visão automática 3D. Essa 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 manufatura estão encontrando maneiras de automatizar seus processos usando componentes visuais.

Quais são as diferentes abordagens para a visão 3D?

A tecnologia de visão não é uma ferramenta de “tamanho único”. Certos fatores, como aplicação, equipamento, produto, ambiente e orçamento, determinarão como integrar a visão ao processo. Não há padrão quando se trata de configurar imagens 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. Essas técnicas são visão estéreo, tempo de voo (TOF), triangulação a laser e luz estruturada.

Triangulação a laser

Os objetos passam por um feixe de luz emitido por um scanner a laser. Uma câmera posicionada em um ângulo específico registra uma imagem da linha do laser conforme 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 a 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 a luz transmitida e a 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 os pontos correspondentes nas duas imagens planas para identificar variações e produzir uma imagem.

Quais aplicativos estão usando a visão robótica 3D?

É necessário que o robô industrial moderno detecte objetos, reconheça peças e segure componentes no ângulo certo. Enquanto os robôs tradicionais são perfeitos para localizar peças de forma consistente, a robótica moderna pode coordenar correções para detectar onde está a peça. Em vez de toda uma linha de produção parar porque as ações subsequentes não são uma ordem indefinida, o sistema reconhece rapidamente uma mudança e se adapta a ela. Como resultado, uma série de aplicações industriais em todos os setores investem na visão robótica 3D. Isso inclui as indústrias de logística, processamento de alimentos, ciências da vida, manufatura e automotiva. Com tantos setores automatizando, o uso da tecnologia de visão está se expandindo para um novo território. Os aplicativos de despaletização usam componentes de visão 3D para digitalizar paletes preenchidos com vários tipos de caixas de remessa para classificação. Eles usam scanners para enviar a imagem ao software para permitir que o robô detecte tipos de caixa com base em padrões de textura e os 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. Os aplicativos que tradicionalmente usam a tecnologia de visão estão sendo atualizados para equipamentos mais inovadores. Uma empresa aeroespacial substituiu as ferramentas de inspeção tradicionais por digitalização 3D para inspecionar as pás das turbinas em busca de imperfeições, reduzindo o tempo de inspeção de 18 horas para 45 minutos. A 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 possuem mais de um único sistema de controle automatizado e componentes integrados para fazer uma montagem eficiente da célula de trabalho. Quando se trata de incorporar opções avançadas de visão 3D, como rastreamento de objetos, criação de perfis de produtos e seleção de caixas em uma linha de processo, o sistema deve gerar dados de imagens 3D. O uso da visão 3D em sistemas robóticos requer a integração de vários componentes para facilitar o fornecimento de energia adequado, processamento em tempo real e segurança. Outro componente crítico da automação bem-sucedida é a capacidade de comunicação. É uma boa prática na era digital ter portas de conectividade para conectar digitalmente um sistema a outros equipamentos para compartilhamento de dados. As tecnologias emergentes de robôs facilitam a conectividade Wi-Fi para o mesmo propósito. Na fase de projeto, conduzir um estudo de avaliação de risco é a única maneira de identificar e remover problemas de um sistema que podem causar mau funcionamento. Um robô habilitado para visão 3D pode parar o equipamento com segurança para evitar ferimentos e danos ao equipamento. Se os compradores investirem em pesquisa e planejamento inicial, o resultado será um sistema automatizado flexível e fácil de usar.

Conclusão

A fabricação moderna exige mais de 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 a encontrar novas maneiras de melhorar os processos automatizados. Espere que mais componentes visuais 3D se tornem comuns em sistemas automáticos no futuro.