Vision controlled verpakken van meubels

Vision-controlled robots voor het verpakken van meubelonderdelen

Lokalisatie, picking en plaatsing in kartons

De modulaire robotcel van Ikea Industry Slovakia maakt gebruik van twee PhoXi 3D-scanners, de S- en XL-modellen. Het lokalisatiesysteem bestaat uit een tweedelige strategie. In de eerste fase scant de XL 3D-scanner elk schap om de voorlopige positie te bepalen en de beste kandidaat te selecteren. Het systeem stuurt vervolgens een commando naar een ABB-robot met 7 assen om het picken uit te voeren via een vacuümgrijper. Wanneer de grijper het pakket nadert, voert de S-3D-scanner die erop is gemonteerd een andere scan uit en lokaliseert het pakket nauwkeuriger. Het doel van deze tweede scanfase is het elimineren van eventuele fouten die kunnen zijn veroorzaakt door het eerste beeldverwerkingssysteem, de robot of de grijper. Na de tweede scan pakt de robot het pakket op en plaatst de bundel in een kartonnen doos die op de transportband aankomt.

Hoge resolutie en nauwkeurigheid 3D-scanner

Moderne productiefaciliteiten,   logistieke bedrijven en een toenemend aantal nieuwe industrieën  vervangen geleidelijk handmatige bediening door geautomatiseerde systemen.   Deze trend is niet verwonderlijk,omdat het gebruik van robots de nadelen van handmatig werk oplost en talloze voordelen biedt ten opzichte van vergelijkbare traditionele systemen.   Ook een productiefaciliteit van Ikea in Slowakije heeft nu besloten om handmatige processen te automatiseren en vision-controlled robots te gebruiken voor de verpakking van  meubelonderdelen.

  Ikea vision

Bij Ikea Industry Slovakia worden vision-controlled robotmeubilair onderdelen  automatisch verpakt in dozen. (Afbeelding:   Photoneo s.r.o.)

Ikea Industry, een geïntegreerd onderdeel van de  Inter-Ikea Groep, is de grootste fabrikant van houten meubels, die elk jaar wereldwijd meer dan 100 miljoen meubelonderdelen fabriceert. De verbetering van de productieprocessen is daarom cruciaal voor een snelle,   nauwkeurige en succesvolle orderafhandeling.  Ikea Industry Slowakije, een van haar productiefaciliteiten in Malacky (Slowakije) koos voor de automatisering van een proces waarbij  meubelonderdelen in kartons worden verpakt, een taak die eerder handmatig werd uitgevoerd. Elke bundel weegt tot 22 kg. Ze komen in stapels en moeten worden geplaatst in  verpakkingsdozen die terechtkomen op een  transportband.  De cyclustijd is 6s. Dit was een grote uitdaging, omdat de medewerkers voorafgaand aan de automatisering de zware bundels handmatig moesten verwerken in lange 8 uur-ploegen en in een snel tempo.  De daaruit voortvloeiende nadelen waren een hoog risico op letsel en langdurige gezondheidsschade  zoals  rugpijn,   verminderde motivatie,   lagere productiviteit en dus hogere kosten. Ikea Industry Slowakije besloot daarom  het proces  te automatiseren met behulp van een vision-gestuurde robot.

Eisen en uitdagingen

Naar verwachting zou de nieuwe automatiseringsoplossing de productiviteit en efficiëntie verhogen,  tijd en kosten besparen, de gezondheid van de werknemers bevorderen en  uiteindelijk tijd vrij maken voor taken die creativiteit en kritisch denken vereisen. Het kiezen van de juiste te oplossing hing af van hun vermogen om de uitdagingen van de toepassing aan te gaan en zich eigen te maken. De automatisering moest snel genoeg zijn om de vereiste cyclustijd van 6s te halen, moest een hoge plaatsingsnauwkeurigheid van ±2 mm bieden en de gebruikte 3D-beeldverwerking moest in staat zijn om scans van hoge kwaliteit te leveren in een industriële omgeving met een indirecte zonnestraling van ongeveer 5000Lux. Waarbij het  het wisselende materiaal van de bundels de scankwaliteit negatief beinvloeden. De bundels varieren van zwart tot mat en van zwart naar wit. Een andere uitdaging was dat de planken bestaan uit bundels met een afwijking van ±150mm en dat ze moesten worden geplaatst in kartonnen dozen die voortdurend in beweging zijn.  Dit alles moet worden afgehandeld door een beeldverwerkingssysteem.   "Het project vereiste de ontwikkeling van een lokalisatiesysteem dat nog niet in deze vorm bestond," zegt Anton Dvoik, projectmanager van de fabriek." We hadden de eis dat de robot tien cycli per minuut moest verwerken met een plaatsingsnauwkeurigheid van ±2mm". Het bedrijf besloot samen te werken met Photoneo en samen ontwikkelden ze een oplossing die de processen van de fabriek naar een hoger niveau tilt.  

3D-beeldverwerking

De oplossing is gebaseerd op een eigen 3D-beeldverwerkingssysteem van Photoneo, -  een Slowaaks bedrijf dat op Artificial Intelligence gebaseerde robotintelligentie en industriële 3D-beeldverwerking  levert voor de automatisering van productie- en assemblageprocessen.  Doorslaggevend voor de keus van de PhoXi 3D scanner van Photoneo is de hoge resolutie en nauwkeurigheid, het grote scanvolume en hoge prestaties, zelfs in veeleisende industriële milieu's met veranderende omstandigheden en variërende temperaturen. Volledig stofdicht en beschermd tegen lagedrukwaterstralen die potentieel vanuit elke richting en vanuit elke hoek komen kan de scanner worden gebruikt in zowel stoffige als natte hallen en blijft dan een hoge scankwaliteit en stabiele prestaties leveren. Een andere belangrijke factor die bijdroeg  aan de keuze voor deze scanner is de universaliteit. Aangezien de scanner beschikbaar is in vijf modellen, varieert het totale  scanvolume van 15cm tot 4m. Dit maakt de scanner geschikt voor elk type toepassing. Van het inspecteren van kleine details tot het scannen van  grote objecten.  Elke scanner levert 3,2 miljoen 3D punten en de scannauwkeurigheid varieert van 25m tot 500m op de verschillende  Scan- modellen. Omdat de 3D-scanner  minder dan 1,5 kg weegt kan deze eenvoudig direct op een robotarm worden gemonteerd. Dit is voordeel voor toepassingen die scanning vereist vanuit verschillende hoeken of een gedetailleerd beeld van de containerhoeken van een grote container door een kleinere scanner.  Dit was ook het geval met de toepassing bij Ikea Industry Slowakije waar een van de gebruikte scanners  direct op de robotgrijper moest  worden gemonteerd.

Ikea

De te behandelen planken komen in bundels  met een afwijking van ±150mm en moeten worden geplaatst in dozen die voortdurend in beweging zijn. (Afbeelding:   Photoneo s.r.o.)