Illuminazione per Visione Artificiale nella robotica e nell’automazione
- Immagini stabili e ripetibili per determinare in modo affidabile la posizione e l’orientamento dei pezzi.
- Sincronizzazione stroboscopica in grado di soddisfare i tempi di ciclo robotici più esigenti.
- Compiti che vanno dalla Guida Robotica al pick-and-place, al carico e all’alimentazione.
- La silhouette con retroilluminazione e l’illuminazione frontale uniforme come elementi fondamentali.
- Ogni Nota Applicativa rimanda alle pagine dei prodotti e delle tecnologie RODER corrispondenti.
La robotica guidata dalla visione dipende interamente da immagini stabili e ripetibili. Il robot deve rilevare in modo affidabile la posizione e l’orientamento dei componenti, e deve farlo entro un Tempo di Ciclo molto ristretto. Inoltre, la scena cambia continuamente man mano che i componenti si muovono e ruotano. Per questo motivo, l’illuminazione non è un dettaglio, ma una scelta progettuale fondamentale. Questa sezione dedicata al settore presenta le sfide di illuminazione nel campo della robotica e dell’automazione. Inoltre, collega ogni Nota Applicativa alla tecnica consigliata e ai prodotti Roder Vision più adatti.
Perché la visione artificiale richiede un’illuminazione accurata
Il Tempo di Ciclo è il primo vincolo. I robot si muovono velocemente, quindi i tempi di esposizione devono essere brevi per evitare che le immagini risultino sfocate. Di conseguenza, la luce funziona spesso in modalità stroboscopica o a impulsi, sincronizzata con la fotocamera. In questo modo, ogni immagine rimane nitida anche durante i movimenti rapidi.
La ripetibilità è il secondo vincolo. Un sistema di guida confronta ogni immagine con i modelli appresi. Tuttavia, la luce ambientale e i riflessi cambiano da fotogramma a fotogramma. Per questo motivo, la scena deve essere dominata da un’illuminazione forte e controllata, in grado di eliminare la Luce Parassita.
La varietà è il terzo vincolo. I pezzi arrivano in tante forme, colori e posizioni diverse, a volte sovrapposti all’interno di un contenitore. Dato che il contrasto deve rimanere affidabile su tutti i pezzi, spesso si preferisce una sagoma ben definita. Per questo motivo, la Retroilluminazione è uno degli strumenti più utilizzati per la Guida Robotica.
Le principali attività della visione robotica
Questo settore raggruppa diverse attività ricorrenti. Innanzitutto, la Guida Robotica individua e orienta i pezzi sui nastri trasportatori e nelle celle. Poi, il “pick-and-place” stima la posizione di ogni oggetto prima che la pinza si muova. Inoltre, il “bin picking” estende questo processo ai pezzi sovrapposti in tre dimensioni.
L’alimentazione e il caricamento completano il quadro. Qui gli alimentatori vibranti presentano i piccoli componenti che devono essere orientati correttamente prima dell’uso. Inoltre, il sistema di caricamento della macchina posiziona i pezzi grezzi nelle stazioni CNC o di assemblaggio con un allineamento preciso. Infine, i controlli di presenza e orientamento confermano che la pinza tenga il pezzo giusto.
Tecniche di illuminazione consigliate
Ogni operazione corrisponde a una geometria specifica. Per la stima della posizione su parti ingombre o riflettenti, la retroilluminazione offre una sagoma nitida e affidabile. Su superfici piane e per la Lettura Codici, una Luce ad Anello garantisce un contrasto simmetrico e indipendente dall’orientamento. Su celle più ampie, le luci a barra coprono campi estesi con angolo regolabile.
La modalità operativa è fondamentale nella robotica. Dato che i bracci accelerano rapidamente, la luce di solito funziona in modalità stroboscopica o in Overdrive. Per questo, deve essere attivata in sincronia con la telecamera. Inoltre, una sorgente monocromatica con un filtro elimina la luce ambientale intorno alla cella.
Anche il montaggio influisce sul design. Su un braccio mobile, l’illuminatore deve essere compatto, leggero e robusto. Di conseguenza, sugli effettori terminali si usano spesso luci ad anello allineate alle lenti e piccoli pannelli. Inoltre, un driver stabile mantiene costante la luminosità mentre il robot cambia posizione.
Illuminatori VISIOTRONIX consigliati
Quattro serie di illuminatori coprono la maggior parte delle attività di ispezione in robotica e automazione. La tabella seguente collega ciascuna alla relativa pagina di prodotto e indica la funzione che svolge in linea.
| Serie | Famiglia di illuminatori | Impiego tipico | |
|---|---|---|---|
 | Serie DL8 | Illuminatori LED a pannello | Matrice senza cornice che si inserisce in celle robotizzate ristrette mantenendo un’ampia superficie emittente |
 | Serie DL6 | Illuminatori LED a pannello | Luce diretta ad alta densità per la localizzazione dei pezzi e la guida della pinza |
 | Serie DL5 | Illuminatori LED a pannello | Elevata intensità di picco in modalità strobo per pezzi in movimento sotto robot veloci |
 | Serie DL1 | Illuminatori LED a barra | Matrice a barra compatta per l’illuminazione laterale in celle con spazio ridotto |
La maggior parte delle operazioni robotiche utilizza una serie specifica di famiglie di illuminatori. Per la guida delle sagome e l’orientamento degli alimentatori, scegli gli illuminatori a retroilluminazione a LED. Sugli effettori terminali e sui pezzi rotondi, usa gli illuminatori ad anello a LED. Per le celle di grandi dimensioni e i nastri trasportatori, prendi in considerazione gli illuminatori a barra a LED o gli illuminatori a pannello a LED.
Per immagini prive di abbagliamento su pezzi lucidi, gli illuminatori LED flat dome sono un’ottima scelta. Oltre ai prodotti a catalogo, VISIOTRONIX offre supporto ingegneristico per l’integrazione OEM e con cobot. Nella pratica, la combinazione corretta di geometria, sincronizzazione strobo e montaggio trasforma una scena in movimento in un’immagine stabile. Partite quindi dalla nota applicativa corrispondente alla vostra attività e seguite poi i collegamenti alle pagine di tecnologia e di prodotto.
Robot Collaborativo, sicurezza e Integrazione OEM
I Robot Collaborativi comportano nuovi requisiti. Dato che le persone lavorano nelle vicinanze, l’illuminazione deve essere sicura, compatta e priva di abbagliamento. Per questo motivo, gli Illuminatori a basso profilo e con una buona diffusione si adattano particolarmente bene alle celle dei Robot Collaborativi. Inoltre, il cablaggio semplice e la rapidità di montaggio accelerano la riorganizzazione flessibile.
Anche l’integrazione OEM è altrettanto importante. I costruttori di macchinari hanno bisogno di illuminatori che si adattino a alloggiamenti compatti e, a volte, in ambienti difficili. Di conseguenza, corpi robusti e driver stabili garantiscono prestazioni costanti anche durante lunghi cicli di produzione. Il risultato è che gli stessi principi di illuminazione si applicano sia a un singolo Robot Collaborativo che a una linea di automazione completa.
Nota Applicativa nel campo della robotica e dell’automazione
Le seguenti note applicative descrivono configurazioni reali di visione robotica. In ogni caso, la nota spiega il problema, l’illuminazione consigliata e i prodotti RODER correlati.
Guida del robot su nastri trasportatori
Gli illuminatori diretti e quelli a retroilluminazione garantiscono un’illuminazione sincronizzata e stabile sui nastri trasportatori. In questo modo, i robot riescono a individuare e orientare i pezzi con precisione a qualsiasi velocità di produzione.
Rilevamento della sagoma con SCARA
Il retroilluminatore LED crea sagome ad alto contrasto di pezzi complessi. Di conseguenza, i robot SCARA riconoscono le forme e raggiungono la massima precisione di prelievo.
Illuminazione per la visione di cobot
Le celle collaborative hanno bisogno di una luce sicura, compatta e flessibile. Di conseguenza, i piccoli illuminatori con lenti allineate sono ideali per la visione dei Robot Collaborativi e si integrano facilmente.
Caricamento della macchina
Le matrici LED uniformi e ad Alta Intensità supportano il caricamento dei componenti OEM. In questo modo, il sistema di visione rileva i componenti in modo affidabile e i tempi di ciclo rimangono brevi anche nelle macchine compatte.
Precisione del sistema Pick & Place
Un’illuminazione uniforme è fondamentale per la visione per Pick and Place. Inoltre, la geometria e la reiezione della Luce Ambiente determinano la precisione, dal posizionamento 2D al bin picking 3D.
Orientamento dell’alimentatore vibrante
La retroilluminazione ultra-uniforme corregge l’orientamento dei pezzi negli alimentatori vibranti. Di conseguenza, le ombre scompaiono e i falsi scarti diminuiscono nei sistemi di alimentazione ad alta velocità.
Domande frequenti
La retroilluminazione crea una sagoma ad alto contrasto che non tiene conto del colore della superficie né dei riflessi. Dato che il contorno rimane stabile su molte parti, la stima della posa diventa più affidabile. Di conseguenza, i robot riescono a prelevare con precisione anche componenti ingombranti o lucidi.
Usa un illuminatore potente e monocromatico con un filtro Passa-banda adatto montato sull’obiettivo. Il filtro blocca gran parte della luce ambientale, così la sorgente controllata domina l’immagine. Di conseguenza, il risultato della guida rimane stabile anche durante gli spostamenti.
Le celle dei Robot Collaborativi richiedono illuminatori compatti, a basso profilo e senza abbagliamento. Per questo motivo, le piccole luci ad anello allineate alle lenti o i diffusori sono la scelta ideale. Inoltre, il cablaggio semplice e il peso ridotto rendono il riposizionamento veloce e sicuro in prossimità degli operatori.
Di solito sì. Dato che i bracci robotici si muovono velocemente, un breve flash sincronizzato blocca il movimento ed evita che l’immagine risulti sfocata. Inoltre, l’effetto stroboscopico fa sì che l’Illuminatore raggiunga una maggiore luminosità per un istante, migliorando il contrasto senza surriscaldarsi.
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Divisione Visione Artificiale RODER: www.visiotronix.com
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