Speciale robot  – The Next Factory

«In particolare in questi ultimi anni, il mercato industriale ha sviluppato un forte interesse per le telecamere 3D in quanto sono nate esigenze quali l’identificazione, la misurazione e la localizzazione di oggetti con basso contrasto, il controllo di volume e sezioni di un oggetto – esordisce Claudio Guido, Business Development Manager di Advanced Technologies Spa – Questi sistemi venivano comunemente usati quasi esclusivamente nei processi di controllo qualità, mentre oggi trovano un largo impiego soprattutto nella robotica 3D per la presa pezzi all’interno di cassoni, operazioni di assemblaggio, di pick&place e altre ancora che richiedono tecnologie sempre più complesse e capaci di grande precisione». Queste tecnologie di fatto sono basate sull’utilizzo di laser e telecamere di ultima generazione che permettono la triangolazione o di altre tecniche di ricostruzione 3D come la visione stereoscopica dell’immagine, così da potere riprodurre l’oggetto sui tre assi cartesiani raffigurandone non solo la lunghezza e la larghezza ma anche l’altezza. Questa dimensione è fondamentale anche per la diffusione della robotica collaborativa, in quanto l’elaborazione automatica real time dello spazio di lavoro del robot П elemento imprescindibile per potere integrare il lavoro dell’operatore nei task eseguiti dal robot. Affiancandosi quindi ad altri sensori quali celle di carico per ridurre le forze del braccio robotizzato, accelerometri per controllarne le accelerazioni, encoder rotativi per misurarne velocità e posizioni, le telecamere 3D sono in grado di acquisire informazioni spaziali in tempo reale concernenti lo spazio di manovra in continuo mutamento proprio per la presenza dell’operatore umano, fornendole in retroazione al sistema di controllo robot.

Specifica Claudio Guido: «Tutte le soluzioni che Advanced Technologies distribuisce per applicazioni robotiche garantiscono l’utilizzo in ambienti industriali severi, sia dal punto di vista della sicurezza del processo che dal grado di protezione dello strumento stesso. Inoltre, devono essere garantite caratteristiche quali accuratezza e ripetibilità delle misure in qualunque situazione di variazione di luce, cioè sia che si verifichino variazione di luce ambientale naturale, presenza di riflessi o presenza di luce artificiale o che si abbiano interferenze da una fonte luminosa all’altra durante il processo di misurazione». Uno dei principi tecnologici di ricostruzione utilizzati per effettuare queste misure è quello basato sul principio della luce strutturata, che consiste nella proiezione sull’oggetto di pattern e frange di luce di dimensioni e sequenze noti e nella misura di come questi vengono deformati quando incontrano oggetti nello spazio. Attraverso dedicati algoritmi di triangolazione geometrica viene misurata la variazione spaziale di tali pattern e frange, calcolando così le dimensioni dell’oggetto e le distanze spaziali dell’oggetto indagato rispetto alla camera. Chiaramente anche il materiale di cui è composto l’oggetto condiziona come la luce viene assorbita o riflessa, pertanto anche questa proprietà fisica incide sulla bontà della misura, parametro che deve essere considerato per la scelta della migliore telecamera 3D da utilizzare per la specifica applicazione. «Un’altra tecnologia che Advanced Technologies propone – prosegue Claudio Guido – sono le telecamere a tempo di volo, per le quali il principio fisico di ricostruzione si basa sull’emissione di un fascio di luce nel campo dell’infrarosso e nella misura dell’intervallo di tempo intercorso tra emissione e ricezione del fascio. Tale tempo consente di determinare le distanze e quindi le posizioni degli oggetti rilevati». Per quanto riguarda la connettività dati tra queste telecamere 3D e robot, il protocollo utilizzato П basato principalmente su Ethernet; tuttavia, il sistema di controllo robot può essere dotato di pc industriali con schede di interfaccia e software dedicati che consentono di migrare verso protocolli di comunicazione e bus di campo differenti come Modbus, Ethernet IP, ProfiNet e altri ancora.