Robôs com sistema de visão: o que fazem, principais usos e vantagens

Desde o seu surgimento, as linhas de montagem industriais focam no aumento da eficiência e produtividade.

Nos últimos 100 anos, a tecnologia mudou a maneira como as fábricas operam, mas não o objetivo final: produzir mais rápido, com mais eficiência e sem erros, continua sendo a meta.

Com esses objetivos em mente, os primeiros robôs foram incorporados às linhas de produção e montagem pela General Motors em 1962. De lá pra cá, a evolução tecnológica permitiu que os fabricantes delegassem tarefas repetitivas e uniformes para máquinas.

Além disso, partes que antes exigiam inúmeros trabalhadores para erguer passaram a ser levantadas por uma única máquina. E as tarefas perigosas foram assumidas por robôs, aumentando a segurança.

Era natural então que os robôs, na busca por melhor execução de suas tarefas, fossem atualizados com nossos sistemas e tecnologias, incluindo os robôs com sistemas de visão para execução de diversas tarefas nas fábricas.

Em termos mais estritos, sistemas de visão robótica são tecnologias que permitem a um robô “enxergar”. Esses sistemas dão às máquinas a habilidade de identificar, navegar, inspecionar ou manusear partes ou peças através de reconhecimento visual.

O sistema de visão robótico consiste em uma ou mais câmeras conectadas a um computador. Esse computador possui um software de processamento que ajuda o robô a interpretar o que a câmera vê.

Então, o robô segue as instruções do diário de inspeção inspecionadas pelos fabricantes para completar as tarefas: separar partes, inspecionar a qualidade das peças etc.

Elementos adicionais como luz, sensores de imagem, dispositivos de comunicação ou outros componentes podem ser incorporados aos robôs para aumentar as capacidades das máquinas.

O que robôs com sistemas de visão podem fazer?

Existem muitas aplicações para robôs com sistemas de visão ou identificação por imagem. Como:

• separação de produtos;
• bin picking - picking de peças desordenadas em uma caixa;
• montagem;
• medição;
• despaletização;
• inspeção de qualidade;
• seleção de peças.

Enquanto os robôs no geral ajudam com a eficiência e produtividade de uma fábrica, existem benefícios extras que podem ser incorporados com os sistemas de visão.

Ao invés de exigir uma pilha de partes para serem perfeitamente posicionadas com alinhamento e orientação, os sistemas de visão permitem ao robô pegar a parte correta de uma caixa de produtos com o uso da visão 3D. Isso exige menos tempo para preparar as partes para instalação no processo de montagem.

Além disso, os sistemas de visão dão aos robôs maior flexibilidade. Um robô pode identificar onde o produto precisa ir para completar sua operação baseado na visão ao invés de um posicionamento específico (que pode estar errado e gerar problemas na linha).

Os sistemas também permitem grande controle de qualidade. Quando usados para analisar objetos, as câmeras podem aumentar as imagens, permitindo que os robôs identifiquem imperfeições que seriam indetectáveis para humanos.

Sem os sistemas de visão, robôs são máquinas que se movem de acordo com sua programação. Eles seguem um código rígido que determina funções e os faz ideais para tarefas repetitivas que poderiam desgastar os trabalhadores.

Mas com a indústria 4.0 e o uso de tecnologias mais avançadas, são muitas as possibilidades.

Sistemas de visão 2D

Os sistemas de visão 2D trabalham com uma varredura em linha com câmeras de inspeção que registram imagens em diferentes resoluções, criando assim uma imagem retilínea no sistema para ser analisada posteriormente.

Uma comparação rudimentar seria com um scanner de uma fotocopiadora, que passa em linha reta por uma imagem e a transcreve. No caso dos sistemas de visão, contudo, ao invés de gerar uma cópia física em papel, é gerada uma duplicata digital para ser avaliada por um software ou operador.

Esse modelo é mais barato, mas tem suas limitações de aplicação, já que funciona melhor para pequenos objetos e não é tão bom para itens tridimensionais.

Sistemas de visão 3D

Os sistemas de visão 3D são mais complexos e completos que as contrapartes em 2D, mas também por isso são mais caros e exigem maior processamento de dados.

Sistemas de deslocamento a laser e componentes com multicâmeras costumam ser usados para orientar o robô e guiá-lo na vistoria.

São dois tipos principais de sistemas de visão 3D: projeção ortográfica e projeção em perspectiva.

O primeiro possui um campo de visão retangular, ideal para sensores infravermelhos com localizadores de curto alcance ou laser. Já o segundo usa projeção em perspectiva trapezoidal e é mais recomendado para sistemas ópticos (câmeras).

Robôs não enxergam de verdade. Eles interpretam o mundo através de um sistema de uma ou mais câmeras integradas a um computador.

Muitas vezes, as câmeras ficam instaladas nos braços robóticos (como no caso dos robôs colaborativos, os cobots, aqui da Universal Robots), mas também é comum que sejam instaladas câmeras nas células de trabalho. Esse segundo setup permite um maior ângulo visual e capta mais dados visuais para permitir o trabalho colaborativo com humanos.

Antes do sistema ser instalado, ele é primeiro programado para identificar os objetos com os quais irá interagir.

A câmera faz escaneamentos 2D e 3D dos objetivos e a imagem é armazenada no banco de dados do cobot, programada para ativar a máquina e iniciar seu ciclo de trabalho após ser reconhecida.

Processo de funcionamento do sistema de visão computacional

Captura de imagens

As câmeras capturam as imagens dos objetos que entram no espaço de trabalho do cobot. Se o setup é no meio da linha de montagem, há grandes chances do sistema de esteiras entregar produtos diretamente antes dos cobots.

As câmeras começarão a captura dados visuais de uma distância calculada. Depois, os computadores irão analisar as imagens ou gravações e ampliar para produzir uma figura nítida.

Processamento de imagem

A figura será analisada e processada pixel por pixel. O sistema irá comparar as cores e formato aparente dos objetos com as imagens programadas em seu banco de dados.

Conectividade e resposta

Uma vez que o computador reconhece que o objeto na imagem é compatível com o que está pré-programado no sistema, dá sinal verde para performar a ação correspondente para a qual o cobot foi programado.

Todo o processo ocorre em uma rápida sucessão de segundos.

• Aumento de eficiência;
• Garantia de consistência de produtos;
• Confiabilidade e repetibilidade;
• Maior segurança no espaço de trabalho com a identificação da aproximação de humanos;
• Redução dos custos de operação com a diminuição de erros.

Case ZIPPERTUBBING - uso de robôs com câmeras

A empresa do Arizona, Zippertubbing, decidiu aplicar um cobot UR5 com sistema de visão para as operações de inspeção de qualidade.

O ciclo de 25 segundos se encerra quando o robô apresenta uma peça para a câmera de visão que inspeciona se a dobra foi adicionada corretamente. O resultado então indica então se a peça vai para a pilha de “Bom” ou “Descarte”.

“O maior benefício que encontramos no cobot UR5 é que nossa qualidade de produtos realmente aumentou. O robô está funcionando há oito meses e agora nós saímos de alguns retornos de produto para zero partes defeituosas produzidas”, afirma Mead.

Com o robô, a Zippertubbing pôde especificar 300% a mais de tolerância nas peças quando comparado à operação manual, além de ter resolvido o problema da empresa com a contratação de trabalhadores para essa tarefa repetitiva.

“Costumávamos precisar de três pessoas para realizar todas as operações que agora o robô sozinho realiza, então isso realmente aumentou nossa capacidade de produção.”

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