ビンピッキングによるプロセスの自動化–ここで探すべきこと

理由 これを読む： ビンピッキングは、何年もの間、自動化において最も困難なプロセスの1つです。このテクノロジーはいくつかの方法で本番環境を最適化できますが、一部のタスクは複雑すぎて処理できない場合があります。この記事では、ビンの選択によって自動化できるプロセス、潜在的な課題、およびそれらのソリューションについて説明します。

ビンピッキングとは何ですか？

ビンピッキングの目標は、ビジョンシステム、ロボット、グリッパーを使用して、ビンからランダムに配置および方向付けされた同様のオブジェクトをピックアップすることです。ビジョンシステムは通常、オブジェクトの3Dスキャンを実行して、ポイントクラウド（オブジェクトを構成する空間内のポイントのセット）を提供し、それを認識します。

次に、ロボットはビンに入れられ、オブジェクトを拾い上げ、ビンから出て、配置ターゲット（通常はボックスまたはその他の器具）に移動します。

ビンピッキングプロセスのロボット工学部分の課題と解決策

一部のアイテムは届きにくいです

ビンピッキングの大きな問題の1つは、ロボットがビンからすべてのピースをピックアップできないことです。ビジョンシステムがロボットにつかみやすいオブジェクト（たとえば、上に座っているオブジェクト）をピックアップするように命令するため、それらの80〜85％をピックアップすることは管理可能です。

難しいのは、絡み合っているか、ゴミ箱の隅にある最後のアイテムをなんとかつかむことです。これは2つの方法で解決できます。 1つ目は、ビンを再設計して、より実用的な形状にすることを意味します。たとえば、円錐形の場合、すべてのパーツが常に中央に配置されます。

2番目の修正は、ビンを振って（たとえば、モーターを使用して自動的に）、パーツの位置と方向が再配置され、混合されないようにすることです。そうすれば、カメラはそれらをより簡単に識別できるようになります。

グリッパーは収集したアイテムに損傷を与える可能性があります

もう1つの問題は、1つを選択しようとしているときに、グリッパーが残りのオブジェクトと衝突する可能性があることです。残りのパーツ（特に壊れやすいパーツ）の損傷を防ぐために、ピッキング戦略は正確である必要があります。

その解決策は、障害物を回避する正確な経路計画アルゴリズムです。ロボット工学における経路計画は、A地点からB地点までの最適な連続経路を見つけるプロセスです。障害物回避も含まれている場合、障害物にぶつかることなく同じタスクが実行されます。

ビン内のオブジェクトの形状や性質が異なる場合があります（リンゴやオレンジなど）。この場合、ソフトグリッパーまたは吸盤付きの真空グリッパーを使用して、あらゆるサイズと形状に適応させることができます。

ビンピッキングプロセスのビジョン部分の課題と解決策

ビンピッキングソリューションのビジョンシステムには、2Dまたは3Dカメラを含めることができます。言うまでもなく、3Dカメラ（3D画像を作成するデュアルカメラ）はより高価ですが、より効果的です。さらに、前述の点群を生成する3Dレーザースキャナーを使用できます。

雷、閉塞、エッジ検出はプロセスを複雑にする可能性があります

視覚で繰り返し発生する問題には、照明、オクルージョン、エッジ検出などがあります。 2Dと3Dの両方のビジョンシステムに適用されます。

照明 つまり、各オブジェクトから残りのオブジェクトに影が投影されるため、カメラは影を検出するのに苦労します。これは、カメラの横またはロボットの手首に取り付けることができる追加の照明をシーンに提供することで解決できます。

オクルージョン 別のオブジェクトがその上に配置されているため、オブジェクトがカメラから完全に見えない場合に発生します。繰り返しになりますが、この場合、ビンを振ると便利なため、オブジェクトをより簡単に検出できます。より簡単に検出できます。

エッジ検出 オブジェクトの輪郭の周囲（エッジ）を把握するという課題です。ビンピッキングのように多数のオブジェクトを並べて配置すると、さらに難しくなります。この問題の修正は、使用するソフトウェアと方法によって異なります。

ビンピッキングを通じてプロセスを自動化する可能性を見つける方法

ビンピッキングを使用して会社のプロセスを自動化することを検討している場合、次の点が自動化の可能性を示唆している可能性があります。

• 多数の小さな部品： システムが適切に設定されている場合、ロボットはそれらの部品（ネジやワッシャーなど）をすばやく確実に持ち上げることができます。
  
• 注文されていないアイテム： 前のプロセスまたはサブサプライヤーからアイテムを順番に受け取ることができないプロセス。ほとんどの場合、構造化された方法でアイテムを配信するように要求する方が効果的であり、それによってビンのピッキングを完全に回避できます。
  
• 表面がつや消しの部品。 機械加工された金属部品など、部品の反射率が高い場合、雷が発生する可能性があります。ほとんどのカメラシステムは、ビンピッキング用のアイテムを見つけるのに苦労します。
  
• サイクルタイムが約10秒を超えるプロセス 、できれば、ピッキングされたパーツ用のバッファを使用します。各アイテムを見つけてピッキングするには、ビンピッキングシステムに時間がかかります。
  

結論

開発者にとって、ビンピッキングは本当に聖杯です。お客様にとってはそうではないかもしれません。通常、ビン内でランダムにではなく、アイテムの配送形式が整然としていることを確認するだけで、ビンピッキングソリューションの使用を避けることをお勧めします。

これは通常、少しコストがかかりますが、多くの場合、ビンピッキングを使用するよりも安価で処理が高速になります。

ただし、これが不可能な場合や、非常に高額な場合もあります。そのような場合、ビンピッキングを使用できるのは素晴らしいことです。

あなたのプロセスが前の4つのポイントすべてをチェックする場合、それはビンピッキングに非常に適している可能性があります。使用するソリューションを見つけるときは、まだ非常に実験的なソリューションもあれば、成熟して堅牢性を証明するのに数年かかるソリューションもあることに注意してください。