Bin Picking Presisi: Memanfaatkan Koordinasi Mata-Tangan untuk Otomasi Robotik Canggih

Bin picking, yaitu pengambilan robotik objek dengan pose acak dari bin, adalah salah satu tugas robotik yang paling umum namun juga salah satu yang memaparkan tantangan teknologi terbesar. Robot perlu dilengkapi dengan visi yang luar biasa dan kecerdasan robotik untuk dapat melokalkan setiap bagian dalam bin, menavigasi ke sana tanpa bertabrakan dengan lingkungan atau bagian lain, kemudian mengambilnya, dan meletakkannya dengan aman ke lokasi lain dalam posisi yang terselarasi.

Ada dua cara untuk memasang sistem visi 3D di sel robotik, masing-masing memiliki keuntungan dan masing-masing lebih cocok untuk aplikasi tertentu:

A. Kalibrasi ekstrinsik

B. Kalibrasi hand-eye

Kalibrasi ekstrinsik

Kalibrasi ekstrinsik digunakan dalam pengaturan di mana scanner dipasang dalam posisi tetap, stasioner di sel robotik, biasanya di atas bin. Scanner tidak boleh dipindah relatif terhadap robot setelah sistem terkalibrasi tetapi tidak perlu stasioner relatif terhadap sel robotik. 

Photoneo menawarkan lima model PhoXi 3D Scanner (XS – XL), masing-masing menyediakan volume pemindaian yang berbeda berkisar dari 16 sentimeter hingga 4 meter. Sebagai aturan tangan, semakin banyak ruang yang diperlukan untuk aplikasi bin picking – termasuk ruang untuk gerakan robot, ukuran bin dan bagian, dst. – semakin besar model PhoXi 3D Scanner yang diperlukan.

Kalibrasi ekstrinsik dilakukan dengan bola apa pun yang sesuai yang dipasang di ujung lengan robot atau di gripper. Bola perlu terbuat dari bahan yang cocok untuk pemindaian, yang berarti halus dan tidak terlalu reflektif.

Kalibrasi ekstrinsik: Scanner 3D dipasang dalam posisi stasioner.

Pengambilan hand-eye

Kalibrasi hand-eye memungkinkan Anda untuk memasang sistem visi 3D secara langsung pada lengan robot. Untuk kalibrasi yang berhasil, scanner harus dipasang di belakang sendi terakhir (misalnya di gripper). Perubahan apa pun yang dilakukan pada posisi scanner setelah kalibrasi membuat matriks kalibrasi tidak valid dan seluruh prosedur kalibrasi harus dilakukan ulang.

Kalibrasi hand-eye dilakukan dengan pola marker – lembar kertas datar (atau bahan lain) dengan pola khusus yang dikenali oleh scanner 3D Photoneo PhoXi.

Kalibrasi hand-eye: Scanner 3D dipasang pada lengan robot.

Keuntungan pengambilan hand-eye

Pengambilan hand-eye menawarkan sejumlah keuntungan dibandingkan pengaturan tradisional. Jika Anda memiliki bin besar dan scanner dipasang di atasnya dengan titik pandang tetap, Anda tidak akan dapat memindai bin dengan scanner kecil. Jika Anda memasang scanner kecil secara langsung pada lengan robot, Anda dapat mendekati isi bin dengan scanner dan memilih bagian bin mana yang akan dipindai.

Keuntungan lain dari bin picking hand-eye muncul jika Anda memiliki dua bin. Satu scanner yang dipasang dengan kuat dalam posisi tetap tidak akan dapat membuat pemindaian dari kedua bin – ini akan memerlukan setidaknya dua scanner. Berbeda dengan ini, scanner yang dipasang pada lengan robot akan bergerak dari satu bin ke bin lain dan membuat pemindaian isinya dari jarak dan sudut yang sesuai. Dengan demikian ia mampu mencakup area yang lebih luas dibandingkan kalibrasi ekstrinsik.

Pengambilan bin hand-eye juga dapat menghilangkan kebutuhan untuk meredupkan ruang tempat sel robot ditempatkan. Cahaya lingkungan yang datang dari jendela dapat menimbulkan tantangan serius bagi sistem visi 3D yang digunakan dan sering memerlukan upaya khusus untuk meredupkan seluruh ruang. Scanner yang dipasang pada robot dapat membuat pemindaian bin dari satu sisi terlebih dahulu dan kemudian dari sisi lain, meminimalkan kebutuhan untuk melakukan penyesuaian khusus pada lingkungan.

Juga dapat terjadi bahwa sistem visi 3D itu sendiri melemparkan bayangan pada bin dan mencegah akuisisi adegan berkualitas tinggi. Masalah ini biasanya diatasi dengan membuat compromis dan menemukan posisi teroptimal untuk scanner relatif terhadap bin atau dengan mengatur ulang bagian secara manual di dalam bin sehingga sistem visi menangkap semuanya pada akhirnya. Pengambilan bin hand-eye menghilangkan masalah ini karena memungkinkan scanner untuk “melihat” adegan dari sudut apa pun dan dari posisi apa pun.

Demikian pula, pendekatan hand-eye adalah solusi optimal untuk pengambilan bagian yang ditempatkan dekat dinding bin. Dinding – dan bahkan bagian itu sendiri – dapat melemparkan bayangan dan mencegah pengenalan bagian sehingga pemasangan sistem visi pada lengan robot akan memungkinkan Anda untuk mendekati dan mengambil bagian dari sudut yang sesuai.