سیستم رباتیک پالت‌گذاری هوشمند قطعات با بینایی ماشین سه‌بعدی

چالش چیدمان قطعات در کارخانه‌ها

یکی از چالش‌های فنی اصلی در خطوط تولید، برداشتن خودکار و چیدمان قطعات نامنظم توسط ربات‌هاست. اغلب قطعات به‌صورت روی‌هم‌ریخته یا نامرتب وارد کارخانه می‌شوند و همین موضوع باعث می‌شود که هنوز در بسیاری از واحدها نیاز به نیروی انسانی برای مرتب‌سازی وجود داشته باشد. این کار علاوه بر هزینه‌بر بودن، زمان‌گیر و فرسایشی است و مانع از تبدیل کارخانه‌ها به کارخانه هوشمند می‌شود.

توانمندی فناور فرتاک اسپادانا در توسعه سامانه‌های هوشمند پالت‌گذاری

شرکت فناور فرتاک اسپادانا با بهره‌گیری از دانش روز در حوزه رباتیک صنعتی و فناوری‌های نوین پردازش تصویر و بینایی ماشین سه‌بعدی، توانایی طراحی و توسعه سامانه‌های پیشرفته برای پالت‌گذاری و چیدمان خودکار قطعات را دارد.

نقش بینایی ماشین سه‌بعدی در اتوماسیون صنعتی

از آنجا که در فرآیندهای صنعتی غالباً قطعات به‌طور نامنظم روی‌هم قرار داده می‌شوند، استفاده از فناوری بینایی ماشین سه‌بعدی و پردازش تصویر پیشرفته می‌تواند آن‌ها را با دقت بالا شناسایی کرده و امکان گرفتن و جابه‌جایی دقیق را برای ربات‌ها فراهم کند.

رویکرد فناور فرتاک اسپادانا

شرکت فناور فرتاک اسپادانا مستقر در شهرک علمی تحقیقاتی اصفهان، در توسعه راه‌حل‌های فناورانه برای اتوماسیون، رباتیک صنعتی، و فناوری حسگرها تخصص دارد. توانمندی‌های شرکت می‌تواند به صنایع کمک کند تا با طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های رباتیک کنترل‌شده توسط بینایی ماشین، فرآیند چیدمان قطعات روی پالت‌ها به‌صورت خودکار انجام گیرد.

در چنین سیستمی، ربات‌ها قادر خواهند بود قطعاتی را که به‌طور تصادفی در یک جعبه قرار گرفته‌اند، بردارند و آن‌ها را به‌شکل منظم در ظرف‌های ویژه که بر اساس ویژگی‌های هندسی قطعات طراحی می‌شوند، بچینند. این امر باعث می‌شود قطعات برای مراحل بعدی تولید آماده شده و مسیر حرکت صنایع به سمت کارخانه هوشمند هموار گردد.

اجزای سیستم رباتیک پالت‌گذاری هوشمند قطعات

سیستم رباتیک پالت‌گذاری هوشمند یکی از راهکارهای نوین در حوزه اتوماسیون صنعتی است که با ترکیب سخت‌افزار و نرم‌افزار پیشرفته، می‌تواند فرآیند جابه‌جایی و چیدمان قطعات را با دقت و سرعت بالا انجام دهد. این سامانه پیشنهادی از اجزای زیر تشکیل می‌شود:

  • دو ربات صنعتی مجهز به گریپر مغناطیسی چندکاره برای جابه‌جایی قطعات
  • اسکنر سه‌بعدی و دوربین عمق‌سنج برای شناسایی قطعات
  • یک رایانه قدرتمند با نرم‌افزار بینایی ماشین و پردازش تصویر سه‌بعدی برای تشخیص دقیق موقعیت قطعات
  • کنترلر PLC برای هماهنگی کامل میان اجزای سیستم

فرآیند پیشنهادی سیستم پالت‌گذاری هوشمند

این مدل مفهومی از سیستم پالت‌گذاری رباتیک، بر پایه بینایی ماشین سه‌بعدی طراحی شده و قابلیت توسعه دارد:

  1. ربات اول قطعات نامنظم را با استفاده از گریپر مغناطیسی چندکاره از جعبه ورودی برداشته و روی نوار نقاله قرار می‌دهد.
  2. داده‌های دقیق از موقعیت قطعات توسط اسکنر سه‌بعدی و دوربین عمق‌سنج جمع‌آوری می‌شود.
  3. الگوریتم‌های پردازش تصویر سه‌بعدی در نرم‌افزار بینایی ماشین، قطعات مناسب برای جابه‌جایی را شناسایی می‌کنند.
  4. مختصات دقیق محل و زاویه قطعات انتخابی به ربات دوم ارسال می‌شود.
  5. ربات دوم با دقت بالا قطعات را برداشته، آن‌ها را تراز کرده و در جعبه هدف قرار می‌دهد.
  6. حجم قطعات روی نوار نقاله با کمک ابزارهای بینایی دوبعدی و سه‌بعدی محاسبه می‌شود.
  7. در مراحل بعدی، ربات‌ها به‌صورت هماهنگ ادامه فرآیند را اجرا می‌کنند.
  8. این چرخه تا تکمیل پالت ادامه پیدا کرده و به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که از برخورد قطعات یا بازوهای ربات جلوگیری شود.

انتخاب هوشمند قطعات با بینایی ماشین سه‌بعدی

یکی از قابلیت‌های مهم در اتوماسیون صنعتی و کارخانه‌های هوشمند، امکان توسعه‌ی سامانه‌ای برای انتخاب هوشمند قطعات با استفاده از بینایی ماشین سه‌بعدی است. در این راهکار، ربات‌ها باید بتوانند موقعیت و جهت‌گیری دقیق قطعات را در فضای سه‌بعدی شناسایی کنند تا بتوانند آن‌ها را با دقت بالا برداشته و دوباره بدون خطا قرار دهند.

کلید موفقیت چنین پروژه‌ای، طراحی و توسعه‌ی نرم‌افزار انتخاب هوشمند قطعات است. این نرم‌افزار با بهره‌گیری از الگوریتم‌ها و ابزارهای پیشرفته‌ی پردازش تصویر سه‌بعدی، قادر است قطعاتی که به‌صورت نامرتب روی نوار نقاله قرار گرفته‌اند را مکان‌یابی کرده و مختصات دقیق نقطه‌ی مناسب برای برداشتن (Pick Point) را به ربات منتقل کند. به این ترتیب، حتی قطعاتی که روی هم افتاده یا در زوایای مختلف قرار دارند، شناسایی شده و امکان برداشت بدون خطا فراهم می‌شود.

کالیبراسیون دست-چشم برای افزایش دقت

برای دستیابی به دقت بالا در سیستم‌های رباتیک پالت‌گذاری، انجام فرآیند کالیبراسیون دست-چشم (Hand-Eye Calibration) ضروری است. این مرحله ارتباط دقیق میان دوربین سه‌بعدی، ربات و قطعه‌ای که باید گرفته شود، را مشخص می‌کند. پس از این کالیبراسیون، ربات قادر خواهد بود موقعیت گیره‌ی خود را نسبت به شیء موردنظر به‌طور دقیق محاسبه کرده و حرکت ایمن و بدون خطا انجام دهد.

جلوگیری از برخورد با پردازش تصویر سه‌بعدی

در حین اجرای این پروژه، جلوگیری از برخورد بازوهای ربات با قطعات یا پالت‌ها اهمیت بالایی

دارد. این کار با کمک بینایی ماشین سه‌بعدی و الگوریتم‌های هوشمند انجام می‌شود. نرم‌افزار

ابتدا قطعاتی را که در موقعیت مناسب روی نوار نقاله قرار گرفته‌اند شناسایی کرده و آن‌ها را در

اولویت برداشت قرار می‌دهد. سپس با تحلیل پارامترهایی مانند ارتفاع، جهت قطعه یا موقعیت

نقطه‌ی گرفتن (Pick Point) ، بهترین قطعه برای جابه‌جایی انتخاب شده و مختصات آن به ربات

ارسال می‌شود.

این روند توالی کنترل‌شده باعث می‌شود ربات‌ها با اطمینان و بدون برخورد، فرآیند برداشتن و

قرار دادن قطعات را انجام دهند. علاوه بر این، نرم‌افزار امکان بررسی ظرفیت باقی‌مانده‌ی ظرف

یا پالت مقصد را نیز دارد تا فرآیند پالت‌گذاری هوشمند با حداکثر بهره‌وری انجام شود.

مزایای سیستم پالت‌گذاری رباتیک در کارخانه هوشمند

به‌کارگیری سیستم پالت‌گذاری رباتیک با بینایی ماشین نسبت به روش‌های سنتی مزایای قابل توجهی خواهد داشت:

  • افزایش سرعت فرآیند تا بیش از ۱۰۰٪
  • کاهش هزینه‌های عملیاتی و تعمیر و نگهداری
  • حذف وظایف تکراری و سخت برای کارکنان
  • انعطاف‌پذیری بالا در چیدمان انواع قطعات با اشکال و ابعاد مختلف
  • دقت بالا در گرفتن و قرار دادن قطعات نامنظم
  • گامی مؤثر در جهت تحقق کارخانه هوشمند و اتوماسیون صنعت

نتیجه‌گیری

  • راهکار پالت‌گذاری رباتیک هوشمند با بینایی ماشین سه‌بعدی و پردازش تصویر ، می‌تواند تحولی اساسی در حرکت به سمت کارخانه‌های هوشمند ایجاد کند. این فناوری، با پتانسیل افزایش سرعت و بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و آزادسازی نیروی انسانی از کارهای تکراری، بستری قدرتمند برای آینده صنعت فراهم می‌آورد.
  • اگر به دنبال هوشمندسازی خطوط تولید و ارتقای بهره‌وری کارخانه خود هستید، این سامانه در نسخه‌های قابل توسعه می‌تواند یکی از بهترین انتخاب‌ها برای آینده کسب‌وکار شما باشد.