Les capteurs conventionnels limitent la flexibilité directionnelle des robots. Crédit :Fraunhofer IAPT
Où suis-je? Comme les humains, les robots doivent également répondre à cette question, pendant qu'ils collent inlassablement, souder ou appliquer des joints sur les pièces. Après tout, la production de produits de précision dépend de systèmes de contrôle robotisés connaissant à tout moment l'emplacement de la tête de collage ou de la tête de soudage au millimètre près. Cela signifie que le robot a besoin d'une sorte d'œil. Dans l'industrie automobile et de nombreux autres secteurs, des capteurs spécialisés remplissent cette fonction, dont la plupart fonctionnent sur le principe de la triangulation laser. Une diode laser projette une ligne de lumière rouge sur la pièce, à partir de laquelle la lumière est réfléchie sous un angle spécifique avant d'être détectée par une caméra. De la position de la lumière frappant la puce de la caméra, la position et la distance du capteur par rapport à la pièce dans le système de coordonnées peuvent être calculées.
Cependant, il y a un problème avec de tels systèmes :« L'effet d'ombrage limite la flexibilité des capteurs existants. Ils restreignent également la liberté de mouvement des systèmes robotisés et leur intégration est très laborieuse, " dit Mauritz Möller, chef du département des systèmes de fabrication additive à l'Institut de recherche Fraunhofer pour les technologies de fabrication additive IAPT à Hambourg. La seule façon de mesurer la hauteur avec des capteurs conventionnels est de les monter le long de la direction de traitement. Avec ces capteurs, cependant, le robot est aveugle lorsqu'il change de direction de mouvement. Le fait de devoir prédéfinir le sens de traitement limite considérablement la flexibilité des systèmes de manutention. Les seules alternatives sont d'utiliser plusieurs capteurs ou axes supplémentaires - l'un ou l'autre, compte tenu de la technologie de pointe d'aujourd'hui, peut parfois coûter plus cher que le robot lui-même.
Technique de mesure brevetée
Mauritz Möller et ses collègues Malte Buhr, Vishnuu Jothi Prakash et Julian Weber ont développé une solution innovante appelée SensePRO. Ce système de capteurs compact mesure 15 centimètres de diamètre et est équipé d'algorithmes de traitement d'image spécialement développés, offrant ainsi un champ de vision panoramique sans ombre, et générer un champ de mesure à 360°, offrant une flexibilité totale en ce qui concerne le sens de mesure. Peu importe où le robot se déplace, au moins une ligne laser est toujours positionnée de manière optimale, fournissant des informations de position précises à la caméra.
Le capteur innovant SensePRO offre un champ de vision panoramique à 360° pour le contrôle des processus et l'assurance qualité. Crédit :Fraunhofer IAPT
Cette approche résout également un autre problème :l'ombrage de la lumière laser par des composants aux formes complexes. Les chercheurs ont maintenant breveté la technique. Aucune programmation supplémentaire n'est requise pour intégrer le nouveau système de capteurs dans les systèmes de robot existants. Il peut être utilisé de manière totalement flexible et, par dessus tout, fiable dans tous les procédés de collage et de soudage. La technique simplifie considérablement le contrôle des processus et l'assurance qualité - avec un seul capteur.
Gestion thermique intelligente
Pour fonctionner sur de longues périodes dans des environnements de production difficiles, le capteur contient un module de refroidissement, qui utilise soit de l'eau soit de l'air. Pour améliorer le refroidissement, le banc optique sur lequel sont montées les diodes laser et les caméras possède une structure interne de refroidissement. En raison de sa forme très complexe, la seule façon de le produire est par impression 3D. Ce système de gestion thermique intelligent prolonge la durée de vie du capteur. Le capteur est conçu pour s'adapter aux robots fabriqués par tous les principaux fabricants, de Kuka à Fanuc, et est bien adapté à tous les scénarios d'application imaginables. Par conséquent, il peut être facilement intégré dans les systèmes de production existants.
SensePRO devrait être prêt pour la production à grande échelle en 2021. Étant donné qu'aucun système concurrent n'est actuellement disponible, SensePRO a de bonnes chances de s'imposer avec succès sur le marché en croissance rapide des robots industriels. En Allemagne, vers 1, 300 nouveaux robots pour les applications de soudage ou de collage nécessitant un tel capteur sont vendus chaque année.
Pour Mauritz Möller et ses collègues Malte Buhr, Vishnuu Prakash et Julian Weber, le but du projet est d'évaluer comment SensePRO pourrait être exploité commercialement, par exemple dans un spin-off.
