Visione artificiale e sensori wenglor nei robot e AGV di TAO Automation

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Grazie ai prodotti di wenglor sensoric, TAO Automation, azienda di Vicopisano (PI), sviluppa applicazioni evolute basate sulla visione artificiale che si integrano con il mondo della robotica e degli AGV, amplificandone il potenziale.

Il rapporto di partnership tra le due aziende consente di rispondere alle sfide più complesse di mercato con soluzioni 2D/3D che spaziano a 360 gradi tra automotive, calzaturiero, tessile e assemblaggio. L’automazione oggi è infatti un plus tecnologico che viene apprezzato dalle aziende di ogni genere e dimensione per la capacità di assicurare qualità, produttività ed efficienza. In questo contesto, per le ampie potenzialità di cui dispongono, i sistemi di visione si candidano tra le tecnologie più interessanti e in costante sviluppo.

Un concetto ben chiaro a Fabio Mancini, founder e CEO di TAO Automation, azienda nella quale ha trasferito la sua ampia e pluridecennale conoscenza del mondo dell’automazione industriale, dando vita a una realtà che si distingue per la capacità di innovare integrando tecnologie avanzate quali la robotica, anche mobile, e la visione.

Come racconta Mancini, la svolta decisiva è avvenuta nel 2015, quando l’esperienza maturata fin dagli anni ’90 nella progettazione, costruzione, manutenzione e revisione di impianti industriali – cresciuta di pari passo con l’avvento delle nuove tecnologie, tra cui la visione – ha trovato la sua naturale collocazione in TAO Automation. “Quale start up creata per dare un più ampio valore a tutto ciò che negli anni avevo appreso, TAO Automation inizialmente ha scelto di concentrarsi sulla manutenzione e sul service di impianti realizzati da terzi – inizia Mancini -. Ben presto ci siamo resi conto che, per assicurare il massimo vantaggio competitivo ai nostri clienti, era necessario spingersi oltre e abbiamo intravisto nelle soluzioni di visione artificiale una enorme potenzialità tecnologica per rendere ancora più efficace l’automazione dei processi industriali”.

Alle iniziali attività di service, TAO Automation affianca ben presto una serie di altre attività, che spaziano dalla progettazione alla consulenza, dalla costruzione di macchine prototipali all’implementazione di linee complete, fino alla realizzazione di soluzioni basate sulla robotica e sui sistemi di visione artificiale. In questo percorso, con le sue soluzioni e il valore aggiunto apportato dalla sua squadra di tecnici, wenglor sensoric si è dimostrato un partner in grado di esaltare l’approccio innovativo di TAO Automation.

Il cuore delle applicazioni sviluppate in TAO Automation è la visione artificiale, che si concretizza in applicazioni software customizzabili (TAO Vision), e la robotica industriale/robotica mobile. Quest’ultima trova il suo apice in un prodotto configurabile in funzione delle necessità dei clienti (TaoGoRan).
GoRan è un AGV, ovvero un veicolo a guida autonoma, basato su una piattaforma mobile che, grazie a una serie di sensori e opportuni sistemi di visione, è in grado di spostarsi all’interno di un ambiente al fine di eseguire task tra i più disparati. Sulla piattaforma TaoGoRan è integrabile un robot industriale/cobot antropomorfo coordinato che, in base all’equipaggiamento di cui dispone, può eseguire compiti di asservimento macchine, trasporto intralogistico, palletizzazione/depalletizzazione, picking di precisione, assemblaggi ecc.

Grazie alle ruote di cui dispone – di tipo ‘mecanum’ – l’AGV è in grado di muoversi liberamente senza vincoli di modo e direzione (laterale, diagonale, con moto rotatorio su punti pivot ecc.). I dispositivi wenglor di cui dispone, come i sensori a ultrasuoni o le unità laser a tempo di volo della serie wintec, utilizzati ad esempio per gestire le fasi di accosto del robot alle postazioni target, oltre a monitorare l’ambiente circostante, restituiscono informazioni dettagliate dei movimenti eseguiti, garantendo anche la sicurezza del personale, oltre che del veicolo stesso, nell’esecuzione dei task assegnati. Nonostante l’abbondante sensorizzazione di cui GoRan si avvale, il cuore ‘sensoriale’ del sistema è rappresentato da TAO Vision, la piattaforma per la visione artificiale sviluppata da TAO Automation su base hardware wenglor.

Quando si parla di visione artificiale subentrano numerose variabili che influenzano la buona riuscita dell’applicazione: dall’illuminazione alla velocità di acquisizione, fino alla gestione del contrasto e all’elaborazione in real time delle immagini attraverso sofisticati algoritmi di riconoscimento. “Quando abbiamo valutato le soluzioni presenti sul mercato, quelle proposte da wenglor ci sono sembrate le più adatte per i nostri scopi – conferma quindi Mancini -. Si caratterizzano per le elevate prestazioni, ma anche per la flessibilità operativa e la totale apertura. A livello hardware possiamo contare sul supporto di EtherCAT, un protocollo solido, diffuso e molto performante”.

La quantità di dati che le telecamere wenglor possono generare è notevole e, all’interno di processi ad alta velocità di elaborazione e trasmissione, diventa cruciale eliminare ogni ritardo affinché non si verifichino colli di bottiglia. “È decisamente interessante anche il software all-in-one di wenglor uniVision – continua Mancini -, che agevola il settaggio e la programmazione dei suoi prodotti di visione in modo molto efficace, anche se in TAO Automation abbiamo deciso di percorrere la strada del software sviluppato internamente: una scelta che ci permette di essere ancora più vicini alle esigenze del cliente, resa possibile dall’approccio aperto dell’hardware di wenglor sulla cui base non abbiamo riscontrato difficoltà di sviluppo e integrazione”.

Le possibilità offerte dalla visione artificiale sono molteplici e la proposta di wenglor si contraddistingue per la capacità di assecondare costruttori e integratori nel successo del proprio lavoro: proprio come accade in TAO Automation. Nella rilevazione 3D, ad esempio, i profilometri della famiglia weCAT e gli strumenti a luce strutturata ShapeDrive risultano particolarmente apprezzati per le loro performance. “Oltre a prestazioni di eccellenza, riscontriamo una flessibilità molto elevata – prosegue ancora Mancini -. Possiamo montare il profilometro in posizione fissa per riconoscere gli oggetti che scorrono su un nastro trasportatore ed eseguire attività di pattern matching per programmare il successivo robot di pick&place. Oppure siamo in grado di ricostruire i profili per poi eseguire lavorazioni ad hoc. Ma possiamo anche utilizzarlo in modo dinamico, collocando il sensore sul polso di un robot per eseguire più riprese dell’oggetto da diverse angolazioni. I concetti applicativi che grazie alla flessibilità possiamo mettere in pratica nell’ambito della machine vision ci consentono di sviluppare pressoché qualsiasi tipo di attività: l’abbinata con TAO GoRan va proprio in questa direzione”.

Un esempio in tal senso è legato al settore calzaturiero, nel quale TAO Automation sta ottenendo importanti risultati sia in qualità di collaboratore di un costruttore di macchine, sia come fornitore diretto di soluzioni per l’incollaggio, la cardatura e altre lavorazioni, nelle quali la visione artificiale assicura benefici tangibili.

Tra i numerosi dispositivi per la visione che wenglor mette a disposizione, nel corso degli anni TAO Automation ne ha utilizzati diversi in funzione delle necessità applicative. weCAT, ad esempio, è la famiglia di sensori laser 2D/3D che sfruttano il principio della triangolazione e che operano con sorgente di due tipi (luce rossa e luce blu) e quattro diverse classi (1, 2M, 3R, 3B). La telecamera integrata misura il profilo acquisito e, grazie alla risoluzione che può spingersi fino a 2 µm, lo elabora per ricreare un modello preciso dell’oggetto. Sono tre, in particolare, i modelli utilizzati da TAO Automation per le proprie applicazioni. Idonei per gestire con differenti risoluzioni aree di lavoro con asse Z da 90 fino a 1.500 mm, dispongono di un design robusto, adatto all’uso in ambienti industriali e persino nell’alimentare con le versioni in acciaio inox.

ShapeDrive G4 è invece la soluzione di visione basata sulla tecnica della luce strutturata: sugli oggetti da misurare viene proiettato un pattern di luce, che viene rilevato dalla telecamera e quindi trasformato in una nuvola di punti grazie al potente processore integrato nel dispositivo. Il risultato è un modello 3D estremamente preciso, che può addirittura raggiungere una risoluzione di pochi micrometri. Grazie all’elevata gamma dinamica, ShapeDrive G4 può lavorare anche su oggetti metallici o lucidi. Fondamentale per le applicazioni industriali più spinte è la gestione attiva della temperatura: anche in ambienti difficili o in condizioni operative problematiche, i sensori ShapeDrive G4 sono in grado di assicurare le massime prestazioni e risultati stabili e riproducibili.

Al di là dei prodotti, pur sempre importanti, esistono però anche altri fattori che possono fare la differenza per una azienda che, come TAO Automation, si muove in un settore altamente specializzato come quello delle tecnologie di automazione basate su visione e robotica. “Come tutti, siamo molto attenti al rapporto tra qualità e prezzo, ma riteniamo sia altrettanto cruciale poter contare su un confronto diretto con il produttore, un appoggio che si rivela utile soprattutto quando si realizzano applicazioni innovative”, precisa Mancini. Da questo punto di vista, il rapporto che si è instaurato con wenglor è un plus che ha dato molto valore: parlare la stessa lingua, quella della tecnologia, è già di per sé un enorme vantaggio che, sulla scorta di esperienze pregresse, TAO Automation ci tiene a rimarcare e a non dare affatto per scontato.

“Troviamo negli interlocutori della sede italiana dell’azienda il giusto supporto per crescere insieme – dice quindi in conclusione Mancini -: in sostanza, è come se avessimo instaurato una sorta di joint venture, che permette di unire il loro know-how tecnologico alle nostre competenze per trasformare le idee in risultati concreti”.

wenglor mette a disposizione dei propri clienti anche il servizio rental: sensori, profilometri, smart camera, sistemi di illuminazione possono essere richiesti, testati e utilizzati gratuitamente per 15 giorni al fine di valutarne l’adeguatezza in funzione delle esigenze e, nel caso, procedere poi con l’acquisto del materiale.
In TAO Automation si sfrutta abitualmente questa possibilità, perché permette di ottenere risposte concrete a necessità spesso molto complesse e su applicazioni customizzate, che richiedono spesso l’allestimento di demo prototipali. È questo l’ennesimo fattore che fa pendere l’ago della bilancia di TAO Automation verso le soluzioni di wenglor.

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