Bin Picking Studio 1.4.0: Construa Ambientes Robóticos sem Arquivos CAD

Construtor de Ambiente

Já se viu em situação onde precisava ajustar o ambiente do robô, mas não havia engenheiro CAD por perto para ajudar? A partir de agora, você pode facilmente desenhar objetos de colisão simples diretamente no Bin Picking Studio!

Como?

Preparamos um guia abrangente e facilmente compreensível para você no artigo a seguir.

O Bin Picking Studio 1.4.0 vem com uma nova ferramenta amigável "Construtor de Ambiente". Ela permite construir um modelo 3D da célula de trabalho, definir o espaço de trabalho do robô e testar suas capacidades de movimento. A ferramenta também permite verificar o modelo do ambiente comparando-o com uma nuvem de pontos do scanner calibrado.

O "Construtor de Ambiente" consiste em um visualizador 3D e um painel de controle dividido em 3 abas com diferentes funcionalidades:

• Cena: aqui você constrói um modelo 3D do ambiente do robô
• Robô: aqui você testa os movimentos do robô
• Visão: aqui você conecta aos sistemas de visão calibrados para comparar o ambiente virtual com o mundo real

Cena

Impedir que o robô saia de seu espaço de trabalho e cercá-lo em uma caixa virtual — rápida e sem esforço! A facilidade do trabalho é reforçada pela exibição do robô na configuração do ambiente e por recursos adicionados para redimensionar e escalar objetos do ambiente.

Para desfrutar de coleta em caixa livre de colisões, você precisa gerenciar um modelo 3D preciso da célula robótica real. O ambiente virtual criado no Bin Picking Studio deve corresponder ao mundo real pelo menos dentro do alcance do robô. Embora as trajetórias sejam verificadas quanto a colisões, o scanner nunca vê todos os objetos na cena, então você precisa definir objetos de colisão estáticos que correspondam à realidade.

Lista de objetos

A aba "Cena" contém uma "Lista de objetos", suportando estrutura hierárquica. Isso significa que cada objeto pode ter objetos filhos vinculados a ele para manipular um grupo de objetos mais facilmente. Você pode usar os botões +/- ao lado do objeto pai para expandir/recolher a lista de objetos filhos.

Para alterar a hierarquia de objetos já definidos, você pode agarrar um objeto na "Lista de objetos" e movê-lo para a posição desejada na lista (observe o ícone + que aparece quando o objeto é movido sobre outro para torná-lo seu filho).

Exemplo:

Considere um palete com vários objetos. É benéfico definir cada objeto como filho do objeto parental. Assim, você pode manipular (mover, rotacionar etc.) todos os objetos simplesmente alterando as propriedades de posição do objeto pai.

Cada objeto na "Lista de objetos" oferece 3 opções listadas ao lado (da esquerda para a direita):

• Ícone de sincronização: indica se o objeto está salvo (sincronizado) ou não salvo
• Alternância de visibilidade: permite mostrar/ocultar o objeto
• Botão remover: permite remover o objeto (observe que remover um objeto pai também removerá todos os seus objetos filhos)

A aba "Cena" com "Lista de objetos" destacada e botão "+ Adicionar objeto"

Você pode adicionar um novo objeto à cena clicando no botão "+ Adicionar objeto" no canto inferior esquerdo do visualizador 3D. Você pode definir um objeto de colisão usando uma das formas primitivas disponíveis (caixa/esfera/cilindro) ou fazer upload de um arquivo STL.

Ao selecionar uma forma primitiva, você pode definir suas propriedades no "Formulário de edição" e no "Painel de ferramentas de objeto 3D".

Se escolher um arquivo STL, uma janela pop-up aparecerá, pedindo para inserir o nome do novo objeto, escolher o arquivo para upload e selecionar um tipo de objeto. Há 3 tipos disponíveis:

• Caixa: destinado a qualquer modelo CAD que represente uma caixa (renderizado em azul)
• Ambiente: outros objetos de colisão que também correspondem a objetos reais nas proximidades do robô (renderizado em cinza)
• Objeto de colisão virtual: usado para objetos que podem não existir necessariamente no ambiente real do robô — usado principalmente para limitar o espaço de trabalho do robô durante a coleta em caixa, mas também para definir paredes da célula para permitir inspeção transparente do robô (virtual) por dentro (renderizado em vermelho e semi-transparente, como único tipo de objeto)

Cada um desses tipos de objeto representa um "objeto de colisão" no sentido de que o objeto coletado não colidirá com ele.

Após selecionar um objeto na "Lista de objetos", ele é destacado em azul na lista e em vermelho no visualizador. Além disso, os painéis "Formulário de edição" e "Ferramentas 3D" aparecem. Você também pode selecionar um objeto clicando diretamente nele no visualizador 3D. Para desselecionar, clique nele na "Lista de objetos" novamente ou escolha a opção "Fechar" no painel "Ferramentas 3D".

Formulário de edição & Ferramentas 3D

Após selecionar um objeto na "Lista de objetos" ou no visualizador 3D, o "Formulário de edição" e o painel "Ferramentas 3D" aparecerão.

A aba "Cena" com "Formulário de edição" destacado, painel "Ferramentas 3D" e botão "Salvar cena"

O "Formulário de edição" permite inserir as seguintes propriedades do objeto:

• Nome (do objeto)
• Tipo (do objeto conforme descrito acima)
• Arquivo CAD (malha): você pode baixar o objeto STL
• Escala: você pode escalar o objeto STL
• Dimensões: você pode redimensionar o objeto (apenas para formas primitivas): largura/altura/profundidade para a caixa, raio para a esfera e raio/altura para o cilindro
• Posição: você pode alterar a posição da origem do objeto relativa à origem do objeto pai
• Rotação: você pode rotacionar o objeto em torno de sua própria origem

Você também pode manipular objetos dinamicamente com as "Ferramentas 3D":

• Mover: mostra setas marcadoras para alterar a posição do objeto ao longo do eixo desejado arrastando o marcador
• Rotacionar: mostra círculos marcadores para alterar a rotação do objeto no eixo desejado arrastando o marcador
• Escalar: mostra seta marcadora para escalar o objeto
• Redimensionar: mostra setas marcadoras para alterar as dimensões do objeto no eixo desejado arrastando o marcador (apenas para caixa e cilindro)
• Alternância Próprio/Pai: você pode alterar a origem da rotação ao rotacionar usando o marcador; selecione "próprio" para rotacionar em torno de sua própria origem; selecione "pai" para rotacionar em torno da origem do pai

Os marcadores também permitem adicionar incrementos aos valores de posição/rotação para cada eixo. Em vez de arrastar o marcador na direção desejada, basta clicar na seta/círculo para um eixo específico, inserir o valor desejado e aplicar clicando no botão "Confirmar".

O botão "+ Adicionar objeto filho" permite criar um objeto filho para o objeto atualmente selecionado. Use o botão "x Fechar" para desselecionar o objeto (finalizar edição).

Conclua a ação clicando no botão "Salvar cena". O ambiente virtual sincronizará com o robô. Somente após isso você poderá usar a aba "Robô" com controles do robô.

Robô

Antes de acessar a aba "Robô", você primeiro precisa selecionar um robô e gripper do banco de dados e definir o toolpoint. Então, pode mover virtualmente o robô (jogging) e definir seu espaço de trabalho.

Controles do robô

Você pode escolher entre três modos de movimento:

• Articular
  Aqui você pode mover virtualmente as juntas individuais do robô de duas formas:
  • Movendo o controle deslizante para a junta correspondente
  • Inserindo manualmente a posição da junta no campo de entrada

• Linear (Sistema de coordenadas da ferramenta / Sistema de coordenadas da base do robô)
  Você pode mover o toolpoint do robô no sistema de coordenadas da ferramenta ou da base do robô. Há três formas de mover o robô:
  • Movendo o marcador no toolpoint do robô, arrastando para a posição desejada
  • Arrastando as setas para movê-lo em cada eixo respectivo ou arrastando os círculos para rotacioná-lo
  • Inserindo manualmente a posição e orientação do TCP no painel "Posição do toolpoint"

Se você clicar no botão "Posição inicial", o robô será movido automaticamente para sua posição padrão. Para ativar a verificação de colisão, use o botão de alternância "Destacar colisões LIGADO/DESLIGADO".

Ao manobrar o robô, restrições de limite de junta são aplicadas.

Exemplo de configuração de limites de junta

Limites de junta permitem definir o espaço de trabalho do planejamento de caminho do robô.

O robô geralmente precisa se mover apenas em uma fração de sua faixa de junta. Recomendamos fortemente configurar os limites de junta para que o planejamento de caminho ocorra apenas naquele subespaço do espaço de trabalho completo do robô. Limites de junta configurados corretamente têm efeito positivo no tempo de computação e taxa de sucesso do planejamento de caminho.

Se você deixar um campo de limite de junta vazio, o sistema usará o hardware padrão do robô.

Observe que limites de junta muito restritivos podem levar a falha no planejamento de caminho. Sempre permita alguma folga. Para verificar se o alcance do robô é suficiente, use as opções de jogging do painel "Controles do robô". Certifique-se de que o robô consegue alcançar todos os lugares no modelo da caixa com várias orientações do gripper.

Visão

Você também pode ter encontrado dificuldades decorrentes de discrepâncias entre a célula real de coleta em caixa e sua versão CAD. Isso não será mais problema com a nova opção de disparar uma varredura e verificar se a nuvem de pontos escaneada corresponde ao espaço virtual modelado. Dado que agora você também pode verificar os volumes de varredura dos sistemas de visão empregados, nunca foi tão fácil configurar o campo de visão.

A aba "Visão" permite manipular os Sistemas de Visão configurados para validar a colocação dos objetos de colisão.

Se scanners estão montados no braço robótico, você primeiro precisa selecionar um modelo de robô para que aquele Sistema de Visão apareça na lista. Caso contrário, você recebe uma mensagem de aviso.

A "Lista de Sistemas de Visão" com 3 Sistemas de Visão, o quarto não pode ser exibido pois nenhum robô foi selecionado

Um Sistema de Visão pode ter os seguintes status:

• Disponível: o scanner está pronto para conectar e o Sistema de Visão está calibrado
• Não disponível: o scanner não está pronto para conectar no momento; verifique energia, conexão e configuração de rede
• Não calibrado: o Sistema de Visão ainda não está calibrado — você primeiro precisa realizar uma calibração bem-sucedida para usar este Sistema de Visão no "Construtor de Ambiente"

Obtenha informações detalhadas sobre um Sistema de Visão (ID do scanner, posição de montagem e tipo de modelo) clicando nele. Os campos inferiores refletem a calibração do Sistema de Visão — translação e orientação da câmera do scanner relativa à base do robô (calibração extrínseca) ou flange do robô (calibração hand-eye).

A janela de visão geral do Sistema de Visão contém vários botões:

• Visibilidade: você pode ligar/desligar a visibilidade de cada modelo de scanner, volume de varredura e origem do scanner (mais especificamente sua câmera)
• Conectar: você pode clicar no botão "Conectar" uma vez que o scanner está pronto para conectar e o Sistema de Visão foi calibrado
• Desconectar: uma vez conectado, você pode desconectar do scanner usando este botão
• Disparar: enquanto conectado ao scanner, você pode disparar varreduras

Informações detalhadas sobre um Sistema de Visão

Observe que apenas um scanner pode ser conectado por vez. Caso o mesmo scanner seja usado em múltiplos Sistemas de Visão, ele fica conectado em todos eles.

O "Construtor de Ambiente" compartilha controles do scanner com a PhoXi Interface — uma vez conectado no "Construtor de Ambiente", o mesmo scanner fica conectado na PhoXi Interface também.

Validação

Conectar um scanner e disparar varreduras ajuda a posicionar objetos de colisão (principalmente a caixa) para que o modelo corresponda à realidade precisamente.

Para garantir posicionamento preciso do objeto, um Sistema de Visão calibrado deve estar disponível para conectar. Você pode então disparar uma varredura e usá-la para posicionar o modelo CAD de forma que o modelo e a nuvem de pontos se sobreponham.