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La pandémie mondiale a eu un impact radical sur la chaîne d’approvisionnement et la logistique, rendant le besoin d’automatisation robotique plus urgent que jamais. Comme plus de 70 % de la main-d’œuvre dans l’entreposage est utilisée pour la préparation des commandes et l’emballage, de nombreuses entreprises investissent progressivement dans l’automatisation de la logistique. Mais que se passe-t-il lorsque les robots doivent manipuler un nombre illimité d’unités de stockage (inconnues) ? Des méthodes rapides, fiables et robustes pour automatiser la préparation des commandes d’une large gamme de produits sont alors recherchées.

La société de logiciels néerlandaise Fizyr a relevé ce défi avec succès. La société de vision par ordinateur basée à Delft permet aux robots de prélever des objets inconnus même dans des environnements logistiques difficiles. Avec une solution de traitement de l’image pour l’automatisation d’un large éventail d’applications logistiques telles que le prélèvement d’articles, la manipulation de colis, la dépalettisation, le déchargement de camions ou la manutention de bagages. IDS fournit le matériel approprié au système : Fizyr intègre des caméras 3D Ensenso compactes et robustes en combinaison avec des caméras gigabit Ethernet uEye haute performance.

Au lieu d’une cellule de prélèvement propriétaire disponible dans le commerce, Fizyr a développé un produit logiciel modulaire « plug-and-play » qui peut être intégré de façon transparente dans n’importe quel système. Cela donne aux intégrateurs la liberté de choisir le matériel (par exemple, des cobots ou des robots industriels) pour mettre au point la meilleure solution possible pour leur cellule de prélèvement personnelle. Pour optimiser les coûts, la robustesse et la vitesse, Fizyr intègre les caméras industrielles d’IDS. Leur tâche consiste essentiellement à enregistrer les produits à prélever ou à classer. Selon l’application de chaque client, jusqu’à quatre caméras 3D Ensenso sont utilisées en combinaison avec de puissantes caméras CMOS GigE uEye. L’acquisition d’image des caméras doit être fiable et précise. Elles fournissent les données nécessaires aux algorithmes logiciels de Fizyr pour qu’ils puissent exécuter plus de 100 postures de préhension par seconde. Elles veillent aussi à la classification nécessaire pour pouvoir traiter différemment les objets les plus divers, voire inconnus. Le logiciel effectue également des contrôles de qualité et détecte les erreurs. Cela permet d’éviter que des objets endommagés soient placés sur une trieuse – avec les caméras IDS agissant comme les yeux vigilants du système de robot automatique.

Les algorithmes sont capables de fournir toutes les informations pertinentes pour la segmentation ainsi que pour la classification du type de colis (que ce soit une boîte, un sac, une enveloppe, un tube, un cylindre, etc.). Le système détecte les marchandises « anormales » ou non transportables (c’est-à-dire endommagées), les meilleures positions de préhension possibles dans six DoF (degrés de liberté) et plusieurs positions par objet. Il permet aux capteurs ou aux robots de manipuler des objets étroitement empilés ou se chevauchant, des objets et des textiles très réfléchissants en sachets en plastique, des surfaces blanc sur blanc et noir sur noir et des objets transparents.

Comme la qualité de la capture d’image dépend directement des conditions d’éclairage de la scène et de l’état de surface des objets, il est très difficile de trouver et de calculer les coordonnées des points correspondants sur des surfaces moins structurées ou réfléchissantes. Pour un résultat d’image optimal, les modèles de caméras Fizyr issus de la gamme IDS constituent le choix idéal, même pour des solutions client exigeantes. D’ailleurs les tâches sont bien réparties : La caméra uEye CP enregistre des images en 2D des objets à traiter et les fournit comme entrée pour les algorithmes qui classent les objets sous la caméra. Les objets peuvent être totalement inconnus et varier en forme, taille, couleur, matériau et position.

La caméra Ensenso crée à son tour un nuage de points 3D contenant toutes les informations spatiales pertinentes sur l’objet. Le logiciel développé par Fizyr combine ces informations avec celles de l’image 2D, analyse la surface en fonction des positions appropriées pour un ou plusieurs préhenseurs et suggère les meilleures positions de préhension. L’un des éléments clés du logiciel est d’afficher les objets aussi précisément que possible, même pour les matériaux ayant des surfaces moins texturées et moins réfléchissants. Aucun problème pour les caméras 3D Ensenso d’IDS : Grâce à une technique spéciale, les caméras Ensenso améliorent le procédé de stéréovision classique. Cela permet d’obtenir des résultats de mesure plus précis en plus d’une plus grande qualité des informations de profondeur.

Les modèles de caméras spécifiques et le nombre de caméras par système dépendent de l’application individuelle du client. Pour une solution typique de prélèvement dans les bacs avec un cobot, une caméra Ensenso N35 est utilisée en combinaison avec une caméra GigE uEye CP, par exemple. Des applications qui utilisent une Ensenso X36 et une GigE uEye CP pour le prélèvement dans les bacs ainsi que quatre caméras Ensenso N35 pour stocker l’article dans d’autres conteneurs sont également utilisées avec succès.

La caméra uEye CP (« Compact Power ») est comme un condensé de puissance destiné à des applications industrielles de toutes sortes. Elle offre une fonctionnalité maximale avec un prétraitement étendu des pixels et est également parfaitement adaptée aux systèmes à plusieurs caméras grâce à la mémoire d’images interne de 120 Mo. La caméra fournit des données à pleine vitesse GigE et permet une utilisation monocâble jusqu’à 100 mètres via PoE (« Power over Ethernet »).

La caméra UI-5240CP Rev. 2 est une caméra industrielle particulièrement performante équipée du capteur CMOS 1,3 mégapixel d’e2v. Ce capteur est l’un des plus sensibles de la gamme IDS. En plus de la version couleur utilisée ici, il est également disponible en version monochrome et NIR. En plus de sa sensibilité exceptionnelle à la lumière, la caméra possède un certain nombre d’autres caractéristiques remarquables qui rendent le capteur extrêmement flexible lorsque les exigences ou les conditions environnementales changent.

Le boîtier aluminium robuste et compact de la caméra 3D Ensenso N35, doté d’un connecteur à visser GPIO pour le déclencheur et le flash et d’un connecteur GigE, dispose de deux capteurs CMOS monochromes (obturateur global, 1280 x 1024 pixels) ainsi que d’un projecteur. Grâce à l’alimentation par Ethernet (Power over Ethernet), la transmission de données et l’alimentation électrique sont possibles avec de grandes longueurs de câble. Grâce à la technologie FlexView- intégrée, les modèles N35 sont particulièrement adaptés à la détection 3D d’objets statiques à des distances de travail maximales de 3 mètres.

Le système de caméra 3D Ensenso X36 comprend une unité de projecteur, deux caméras GigE avec, au choix, des capteurs 1,3 MP ou 5 MP (CMOS, monochromes), des équerres de fixation et de réglage, trois objectifs ainsi que des câbles de synchronisation et de raccordement pour la connexion de la caméra à l’unité de projecteur. La technologie FlexView2 offre une résolution spatiale encore meilleure de même qu’une très grande robustesse du système en présence de surfaces sombres ou réfléchissantes.

« L’application la plus courante pour Fizyr jusqu’à présent est l’utilisation d’une caméra uEye et d’une caméra 3D Ensenso par système, mais il n’y a aucune restriction », explique Herbert ten Have, PDG de Fizyr.

Les différents modèles Ensenso utilisables ont un point commun : le projecteur puissant, qui projette au moyen d’un masque de motif une texture très contrastée sur l’objet à représenter, et compense ainsi sur ses surfaces le manque ou l’absence de structures. Il en résulte une carte des disparités plus détaillée et une information de profondeur plus complète et homogène de la scène.

Les caractéristiques étendues des deux modèles de caméra 3D Ensenso les rendent parfaitement adaptés au large éventail d’applications exigeantes de la chaîne d’approvisionnement et de la logistique, telles que la reconnaissance, la classification et la localisation d’objets 3D (assurance qualité, préparation des commandes par exemple), l’automatisation de la logistique (comme la (dé)palettisation), les applications robotiques (prélèvement dans des bacs, par exemple), la détection d’objets jusqu’à 8 m³ (palettes, par exemple) ou les systèmes de stockage automatiques.

« Fizyr a intégré le kit de développement logiciel Ensenso (SDK) dans son logiciel en utilisant un wrapper moderne et rapide », explique Herbert ten Have. « L’un des grands avantages est la combinaison 2D/3D, qui permet de placer l’image de la caméra 2D sur le nuage de points 3D en tant que superposition ». D’une part, cela donne plus de relief à la scène. D’autre part, l’image de la caméra peut être adaptée de manière optimale au système de coordonnées du robot grâce à un « calibrage main-œil » afin d’assurer une préhension ciblée.

Perspectives

La forte croissance du commerce électronique a accru la demande de paquets plus grands. Dans le même temps, les contraintes imposées par la pandémie mondiale ont conduit à la fois à une réduction de la main-d’œuvre disponible et à un besoin urgent de distance physique dans les entreprises. Pour relever ces défis, les entreprises se tournent de plus en plus vers l’automatisation robotique, dans laquelle l’intelligence artificielle et la vision artificielle jouent un rôle décisif. Simultanément, les coûts sont réduits et la sécurité au travail est accrue.

La demande de modules de haute qualité pour les cellules de prélèvement automatisées de pointe augmente dans le monde entier. Les exigences des intégrateurs système en matière de composants logiciels et matériels progressent dans la même mesure. La solution Fizyr-IDS offre les avantages suivants :

 En tant que solution « plug-and-play », elle permet une intégration facile dans n’importe quel système.

 Elle est indépendante du matériel et permet donc aux clients d’adapter avec souplesse leur système de préparation des commandes à leurs besoins à tout moment.

 Elle inclut un système de vision 3D robuste, précis, flexible et facile à utiliser qui fournit à tout moment des informations optimales sur l’objet.

Tous sont des composants indispensables d’un système automatisé « Good-To-Person » évolutif.

Client

Fizyr conçoit, construit, installe et entretient des logiciels de vision pour le prélèvement et le placement automatique dans des environnements logistiques difficiles. Les algorithmes d’apprentissage développés sont utilisés pour permettre la manipulation automatique d’objets inconnus variant en forme, taille, couleur, matériau et empilage, prélevés dans des matériaux en vrac (transportés). Le produit de Fizyr est utilisé dans le monde entier par les principaux intégrateurs système et les utilisateurs finaux dans les secteurs de la fabrication, de la vente au détail en ligne, de l’entreposage et des services de colis.

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