BV Teknik for Nordisk Wavin
INDUSTRI: RØRMUFFER, AFLØB
Puls Design A/S har leveret 3D-maskinvision i to projekter til Nordisk Wavin A/S. De samlede entrepriser har BV Teknik A/S i begge tilfælde stået for og de involverer yderligere mekanik samt PLC- og robot-programmering.
Behov
Nordisk Wavin A/S producerer blandt andet rørmuffer i kunststof til f.eks. afløb og de havde behov for at påmontere andre rørdele på disse rørmuffer. Derfor var en effektiv og automatisk håndtering af dette et vigtigt led i produktionen.
Rørmufferne findes i hvid, grå, rød og sort med overflader fra mat til blank. Kombinationen blank og sort er notorisk problematisk for visionsystemer og udgjorde derfor en ekstra udfordring. Rørmufferne fandtes i flere størrelser med bøjninger og med forgreninger. Alle kombinationer skulle kunne håndteres af systemet.
- Lige rørmuffer
- Rørmuffer med bøjning
Løsning
Visionsystemerne, leverede af Puls Design A/S, benytter 3D-kameraer til at positionere rørmuffer på et transportbånd til automatisk opsamling med robot. Visionsystemet angiver position og vinkler (med retning af orientering) for rørmuffen med i alt 5 eller 6 frihedsgrader, så robotten griber emnet på en veldefineret måde. Gribepunktet kan angives på et vilkårligt sted på rørmuffens overflade. Herefter kan robotten placere rørmuffen til den efterfølgende proces. Afhængig af rørmuffens type kan leveres kapaciteter mellem 300 og 600 stk. i timen.
Scanning
Som det ses i videoen, så benytter systemet to stk. 3D-kameraer. Der måles fra begge sider for at opnå så komplet et 3D-billede som muligt. Under selve opmålingsprocessen (scanningen) dannes en samlet punktsky af målinger fra begge 3D-kameraer. Dette kræver en meget præcis samkalibrering af begge 3D-kameraer så de ikke forstyrrer hinanden.
Receptbaseret 3D-match
Efter scanning afsøges denne punktsky for den aktuelle rørmuffe. Den aktuelle rørmuffe er defineret i et receptbibliotek, der angiver rørmuffens udformning i 3D samt gribepunkt. Når beregningerne for 3D-match er færdige, bliver koordinater samt vinkler kommunikeret over til robotten.
- 3D: Kun liggende isolerede muffer gribes
- 3D: Forgrenede muffer i sort
I beregningerne tages højde for at der opnås den krævede præcision og samtidig med så lav beregningstid som muligt. Rørmuffer, som er rotationssymmetriske f.eks. cylinderformede, kræver beregninger af position og yderligere to vinkler for orientering. Mange rørmuffetyper har dog bøjninger eller forgreninger, som kræver yderligere beregninger af hvorledes emnet er roteret om sig selv dvs. den sjette frihedsgrad i form af endnu en vinkel.
Robotværktøj antikollision
Når robotten skal gribe en rørmuffe, sker det med en præcis angivelse, men også med en beregnet sikkerhed for, at et naboemne ikke står i vejen. Der foretage en kollisionsberegning af robottens værktøj overfor rørmufferne, der skal gribes. I eksemplet nedenfor er robottens værktøj defineret som de to blå wireframe-kasser. Under beregningerne kan det konstateres, at dette tool vil ramme ind i nabo-muffens del, der er  (angivet med orange), hvis robotten forsøger at gribe det. Derfor vil systemet ignorere denne rørmuffe og blot fortsætte med den næste mulige kandidat. Herved undgås maskinstop og eventuelle skader på rørmuffer eller robotværktøj.
- Optaget 3D-billede hvor robottens værktøj (blå ramme) kolliderer med naboemne
Beregninger
Beregningerne af rørmufferne foregår parallelt med at robotten griber rørmufferne dvs. når første rørmuffe er fundet, så sættes robotten i gang. Her er beregningerne allerede i gang med næste rørmuffe og dermed opnås den mest optimale arbejdsgang. Beregningerne og dataopsamling fra 3D-kameraer foregår i softwaren VoluMatrix på en Windows Server med 12 hyperthreadede kerner (24-logiske kerner) og under beregningerne benyttes fulde 95% af serverens beregningskapacitet vha. en yderst effektiv multiprocessering.
