Thách thức khi dùng cobot gắp hàng hóa không có camera 3D 

Thách thức lớn nhất của việc gắp sản phẩm không nằm ở các thành phần kỹ thuật như cobot hay bộ gắp, mà là ở việc trang bị camera 3D. Các sản phẩm luôn có sự đa dạng về hình dáng và kích thước, nhưng cobot không gắn camera 3D chỉ có thể xử lý các mặt hàng trong từng danh mục cố định. Điều này dẫn đến nhiều rủi ro trong việc xử lí hàng hóa, quản lý tồn kho, và đồng bộ hóa. 

PSB Intralogistics GmbH là một công ty Đức chuyên cung cấp các giải pháp hậu cần nội bộ (intralogistics) và tự động hóa kho bãi. Công ty tập trung vào các hệ thống vận chuyển, phân loại, lưu trữ tự động và phần mềm quản lý kho. Họ đã gặp nhiều khó khăn trong việc tự động hoá quy trình gắp sản phẩm, chủ yếu do hạn chế nhận diện và xác định vị trí của sản phẩm trong thùng chứa. Robot truyền thống không thể tính toán điểm gắp chính xác, dẫn đến sai lỗi, hiệu suất thấp và giảm tính đồng bộ trong quá trình logistics. 

Camera 3D là gì? Cách hoạt động và ứng dụng trong tự động hóa 

Camera 3D là một thiết bị với khả năng ghi lại hình ảnh có chiều sâu, giống như cách mắt người nhìn thấy vật thể. Nó cho phép chúng ta cảm nhận được hình ảnh có không gian ba chiều (chiều cao, chiều rộng và chiều sâu). 

Camera hoạt động theo 2 cách chính: 

• Sử dụng nhiều ống kính: Một số camera 3D có hai hoặc nhiều ống kính. Mỗi ống kính ghi lại hình ảnh từ một góc nhìn khác nhau. 
• Sử dụng một ống kính di chuyển: Camera chỉ có một ống kính, nhưng ống kính này có thể di chuyển vị trí.

Việc có nhiều góc nhìn khác nhau (giống như hai mắt của chúng ta nhìn một vật thể) giúp camera 3D tính toán được khoảng cách đến các vật thể trong ảnh, từ đó tạo ra cảm giác có chiều sâu. Sự kết hợp của các góc nhìn này tạo ra hình ảnh 3D mà chúng ta thường thấy. 

Cobot kết hợp camera 3D: Giải pháp gắp hàng linh hoạt và chính xác 

Camera 3D đóng vai trò là "đôi mắt" của cobot. Nó xác định các bề mặt có thể gắp trên các vật thể trong thùng chứa, sau đó tính toán điểm gắp tối ưu và lập đường đi tránh va chạm cho cobot. Nhờ đó, cobot hoàn toàn có thể nhận dạng các sản phẩm chưa từng được lập trình trước đó, gắp trực tiếp chúng từ đống hàng hóa rời, sau đó đặt chúng vào khu vực còn trống nhất trong thùng đích. 

Các cốc hút chân không đảm bảo quá trình gắp diễn ra nhẹ nhàng, không gây hư hại sản phẩm. Điều đặc biệt là hệ thống không cần phải "dạy trước" từng sản phẩm riêng lẻ. Dù đó là lọ thuốc hay hộp trà, bộ gắp đa năng được thiết kế với tính linh hoạt cao, phù hợp với nhiều loại sản phẩm có quy cách đóng gói khác nhau. 

Hệ thống camera 3D cũng có khả năng cập nhật theo thời gian để xác định phương pháp gắp tối ưu cho từng loại sản phẩm. Đối với một hệ thống vận hành ổn định, hiệu suất gắp đạt được dao động trong khoảng 300 đến 500 sản phẩm mỗi giờ, tùy thuộc vào đặc tính của sản phẩm cần gắp. 

Giới thiệu Camera 3D Ensenso N35 

1. Ưu điểm nổi bật của camera 3D Ensenso N35 trong ứng dụng công nghiệp 

Ensenso N35 là dòng camera 3D cao cấp trong series Ensenso N, được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu khắt khe trong các ứng dụng tự động hóa, xử lý hình ảnh công nghiệp và robot cộng tác. Với khả năng ghi dữ liệu 3D thời gian thực ở 30 khung hình/giây tại độ phân giải cao nhất, Ensenso N35 mang đến độ chi tiết và tốc độ lý tưởng để xử lý cả những đối tượng tĩnh lẫn chuyển động. 

Camera được tích hợp hai cảm biến CMOS, giao diện GigE tốc độ cao, và đặc biệt là đèn chiếu mẫu tích hợp, giúp cải thiện đáng kể khả năng ghi nhận các bề mặt khó quan sát như vật thể tối màu, bóng hoặc có tính phản xạ cao. Nhờ tích hợp công nghệ FlexView1, Ensenso N35 có thể ghi lại dữ liệu 3D chính xác ngay cả khi làm việc với các bề mặt kết cấu không rõ ràng. 

Với chuẩn bảo vệ IP65/67, Ensenso N35 hoạt động ổn định trong các môi trường có bụi, hơi ẩm hoặc nước bắn – lý tưởng cho các dây chuyền sản xuất công nghiệp. 

2. Cách PSB Intralogistics ứng dụng camera 3D Ensenso N35 vào hệ thống gắp hàng tự động 

Trong nỗ lực tự động hóa quy trình xử lý hàng hóa một cách thông minh và linh hoạt, PSB Intralogistics đã tích hợp hai camera 3D Ensenso N35 vào hệ thống cobot gắp hàng autopick, mang lại hiệu suất cao hơn và khả năng phản ứng linh hoạt trong môi trường làm việc thực tế. 

Tất cả các camera 3D Ensenso hoạt động dựa trên nguyên lý “Thị giác lập thể với kết cấu chiếu” (Projected Texture Stereo Vision) – một công nghệ mô phỏng cách mắt người nhìn thế giới ba chiều. Mỗi camera sử dụng hai cảm biến CMOS và một máy chiếu có độ tương phản cao, cho phép tái tạo chính xác hình ảnh vật thể ngay cả trong điều kiện ánh sáng phức tạp.  

Kết quả thu được là một đám mây điểm 3D, đóng vai trò là nền tảng cho các thông tin về đối tượng không gian cần thiết. 

Đám mây điểm 3D (3D point cloud) là tập hợp các điểm dữ liệu trong không gian ba chiều, mỗi điểm có tọa độ x, y, z. Có thể hình dung nó như một đám mây các điểm nhỏ li ti tạo thành hình dạng của vật thể. 

Tích hợp thông minh với Ensenso SDK và Mikado ARC 

Để tích hợp các camera 3D này vào hệ thống, PSB Intralogistics sử dụng Ensenso SDK – một bộ công cụ phát triển mạnh mẽ hỗ trợ việc thiết lập nhanh chóng, hiệu chuẩn chính xác và xử lý ảnh 3D bằng GPU, giúp tăng tốc độ xử lý đáng kể. Với khả năng hoạt động ở chế độ đa camera, hệ thống có thể hợp nhất dữ liệu từ nhiều góc nhìn khác nhau để tạo ra một đám mây điểm duy nhất, đảm bảo tính toàn vẹn và chính xác của dữ liệu không gian. 

Camera đầu tiên  

Camera 3D đầu tiên được lắp bên trên thùng chứa, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chính xác vị trí các vật thể cần gắp. Hình ảnh 3D thu được giúp robot lập kế hoạch đường đi tối ưu, tránh va chạm. Phần mềm Mikado ARC (Adaptive Robot Control) từ Isys Vision được tích hợp để phân tích dữ liệu từ camera, kết hợp thị giác lập thể 3D với điều khiển robot thích ứng.  

Nhờ đó, cobot không còn phụ thuộc vào các đường dẫn cố định được lập trình sẵn, mà có thể tự định hướng và phản ứng linh hoạt, xử lý hiệu quả các tình huống phát sinh trong quá trình gắp vật. 

Camera thứ hai: Đảm bảo tối ưu hóa không gian lưu trữ 

Camera 3D thứ hai được bố trí trên thùng đích, nơi hệ thống xác định vị trí lưu trữ phù hợp cho các vật thể được gắp. Camera này cũng có nhiệm vụ đo độ cao theo trục Z của nội dung trong thùng, từ đó tối ưu hóa bố cục sắp xếp. Điều này đặc biệt quan trọng khi xử lý các mặt hàng dễ vỡ, yêu cầu sự cẩn thận và đồng đều trong việc sắp đặt. 

Quá trình chụp ảnh được thực hiện không đồng bộ với chuyển động của robot, giúp rút ngắn thời gian chu kỳ mà không ảnh hưởng đến độ chính xác. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất cao cho hệ thống autopick. 

Triển vọng trong tương lai 

Với sự phát triển không ngừng của thương mại điện tử, nhu cầu xử lý hàng hóa nhanh chóng, chính xác và linh hoạt đang ngày càng trở nên cấp thiết. Đồng thời, bài toán thiếu hụt nhân lực trẻ trong ngành logistics càng làm nổi bật tầm quan trọng của các giải pháp tự động hóa tiên tiến. 

Trong tương lai gần, sự kết hợp giữa camera 3D, trí tuệ nhân tạo và phần mềm điều khiển thích ứng sẽ đưa ngành logistics tiến tới mức độ tự động hóa toàn diện, nơi robot có thể phối hợp mượt mà với con người hoặc hoạt động độc lập, thông minh và hiệu quả hơn bao giờ hết. 

Ensenso N35 là lựa chọn lý tưởng cho các doanh nghiệp đang tìm kiếm một giải pháp camera 3D mạnh mẽ, bền bỉ và dễ tích hợp, đặc biệt trong các ứng dụng kiểm tra chất lượng, dẫn đường robot, lắp ráp thông minh và nhiều lĩnh vực thị giác máy khác. 

Tham khảo: CAMERA 3D ENSENSO DÒNG N