Dove sono? Come gli umani, anche i robot devono rispondere a questa domanda, mentre incollano instancabilmente, saldare o applicare guarnizioni ai pezzi. Dopotutto, la produzione di prodotti di precisione dipende da sistemi di controllo robot che conoscono la posizione della testa di incollaggio adesivo o della testa di saldatura in ogni momento al millimetro più vicino. Ciò significa che il robot ha bisogno di una sorta di occhio. Nell'industria automobilistica e in molti altri settori, sensori specializzati svolgono questa funzione, la maggior parte dei quali funziona secondo il principio della triangolazione laser. Un diodo laser proietta una linea di luce rossa sul pezzo in lavorazione, da cui la luce viene riflessa ad un angolo specifico prima di essere rilevata da una telecamera. Dalla posizione della luce che colpisce il chip della fotocamera, è possibile calcolare la posizione e la distanza del sensore rispetto al pezzo all'interno del sistema di coordinate.

Però, c'è un problema con tali sistemi:"L'effetto ombra limita la flessibilità dei sensori esistenti. Inoltre limitano la libertà di movimento dei sistemi robotici e la loro integrazione è molto laboriosa, "dice Mauritz Möller, capo del dipartimento dei sistemi di produzione additiva presso il Fraunhofer Research Institution for Additive Manufacturing Technologies IAPT ad Amburgo. L'unico modo per misurare l'altezza con i sensori convenzionali è montarli lungo la direzione di lavorazione. Con questi sensori, però, il robot è cieco quando cambia direzione di movimento. La necessità di predefinire la direzione di lavorazione limita notevolmente la flessibilità dei sistemi di movimentazione. Le uniche alternative sono l'utilizzo di più sensori o assi aggiuntivi, uno dei quali, data la tecnologia all'avanguardia di oggi, a volte può costare più del robot stesso.

Tecnica di misurazione brevettata

Mauritz Möller e i suoi colleghi Malte Buhr, Vishnuu Jothi Prakash e Julian Weber hanno sviluppato una soluzione innovativa chiamata SensePRO. Questo sistema di sensori compatto misura 15 centimetri di diametro ed è dotato di algoritmi di elaborazione delle immagini appositamente sviluppati, fornendo così un campo visivo a tutto tondo senza ombre, e generando un campo di misura a 360°, offrendo una flessibilità completa per quanto riguarda la direzione di misura. Non importa dove si muove il robot, almeno una linea laser è sempre posizionata in modo ottimale, fornendo informazioni di posizione precise alla telecamera.

Questo approccio risolve anche un altro problema:l'ombreggiamento della luce laser da parte di componenti con forme complesse. I ricercatori hanno ora brevettato la tecnica. Non è necessaria alcuna programmazione aggiuntiva per integrare il nuovo sistema di sensori nei sistemi robot esistenti. Può essere impiegato in modo completamente flessibile e, soprattutto, affidabile in tutti i processi di incollaggio e saldatura. La tecnica semplifica notevolmente il controllo del processo e la garanzia della qualità, con un solo sensore.

Gestione termica intelligente

Per operare per lunghi periodi in ambienti di produzione difficili, il sensore contiene un modulo di raffreddamento, che utilizza acqua o aria. Per migliorare il raffreddamento, il banco ottico su cui sono montati i diodi laser e le telecamere ha una struttura interna di raffreddamento. Per la sua forma estremamente complessa, l'unico modo per produrlo è la stampa 3D. Questo intelligente sistema di gestione termica prolunga la durata del sensore. Il sensore è progettato per adattarsi ai robot di tutti i principali produttori, da Kuka a Fanuc, ed è adatto a qualsiasi scenario applicativo immaginabile. Di conseguenza, può essere facilmente integrato nei sistemi di produzione esistenti.

SensePRO dovrebbe essere pronto per la produzione su vasta scala nel 2021. Poiché attualmente non sono disponibili sistemi concorrenti, SensePRO ha buone possibilità di affermarsi con successo nel mercato dei robot industriali in rapida crescita. In Germania, circa 1, Ogni anno vengono venduti 300 nuovi robot per applicazioni di saldatura o incollaggio che richiedono un tale sensore.

Per Mauritz Möller e i suoi colleghi Malte Buhr, Vishnuu Prakash e Julian Weber, lo scopo del progetto è valutare come SensePRO potrebbe essere sfruttato commercialmente, per esempio in uno spin-off.