Onde estou? Como humanos, os robôs também precisam responder a essa pergunta, enquanto eles colam incansavelmente, soldar ou aplicar selos às peças de trabalho. Afinal, a produção de produtos de precisão depende de sistemas de controle de robô que sabem a localização da cabeça de colagem adesiva ou da cabeça de soldagem com precisão de milímetro o tempo todo. Isso significa que o robô precisa de algum tipo de olho. Na indústria automotiva e em muitos outros setores, sensores especializados executam esta função, a maioria dos quais opera no princípio da triangulação a laser. Um diodo laser projeta uma linha de luz vermelha na peça de trabalho, a partir do qual a luz é refletida em um ângulo específico antes de ser detectada por uma câmera. A partir da posição da luz atingindo o chip da câmera, a posição e distância do sensor em relação à peça de trabalho dentro do sistema de coordenadas podem ser calculadas.

Contudo, há um problema com esses sistemas:"O efeito de sombra limita a flexibilidade dos sensores existentes. Eles também restringem a liberdade de movimento dos sistemas do robô e integrá-los exige muito trabalho, "diz Mauritz Möller, chefe do departamento de sistemas de manufatura aditiva da Instituição de Pesquisa Fraunhofer para Tecnologias de Manufatura de Aditivos IAPT em Hamburgo. A única maneira de medir a altura com sensores convencionais é montá-los ao longo da direção do processamento. Com esses sensores, Contudo, o robô fica cego quando muda sua direção de movimento. Ter que predefinir a direção do processamento limita significativamente a flexibilidade dos sistemas de manuseio. As únicas alternativas são usar vários sensores ou eixos adicionais - qualquer um dos quais, dada a tecnologia de ponta de hoje, às vezes pode custar mais do que o próprio robô.

Técnica de medição patenteada

Mauritz Möller e seus colegas Malte Buhr, Vishnuu Jothi Prakash e Julian Weber desenvolveram uma solução inovadora chamada SensePRO. Este sistema de sensor compacto mede 15 centímetros de diâmetro e está equipado com algoritmos de processamento de imagem especialmente desenvolvidos, proporcionando assim um campo de visão geral livre de sombras, e gerar um campo de medição de 360 ​​°, oferecendo total flexibilidade no que diz respeito à direção da medição. Não importa para onde o robô se mova, pelo menos uma linha de laser está sempre posicionada de maneira ideal, fornecendo informações precisas sobre a posição da câmera.

Essa abordagem também resolve outro problema - o sombreamento da luz laser por componentes com formas complexas. Os pesquisadores já patentearam a técnica. Nenhuma programação adicional é necessária para integrar o novo sistema de sensor em sistemas de robô existentes. Pode ser empregado de forma totalmente flexível e, sobre tudo, confiável em todos os processos de colagem e soldagem. A técnica simplifica significativamente o controle do processo e a garantia da qualidade - com apenas um sensor.

Gerenciamento térmico inteligente

Para operar por longos períodos em ambientes de produção adversos, o sensor contém um módulo de resfriamento, que utiliza água ou ar. Para melhorar o resfriamento, a bancada óptica na qual os diodos laser e câmeras são montados possui uma estrutura de resfriamento interna. Devido à sua forma altamente complexa, a única maneira de produzi-lo é por meio de impressão 3-D. Este sistema de gerenciamento térmico inteligente estende a vida útil do sensor. O sensor é projetado para robôs feitos por todos os principais fabricantes, de Kuka a Fanuc, e é adequado para qualquer cenário de aplicação concebível. Como resultado, pode ser facilmente integrado aos sistemas de produção existentes.

Espera-se que SensePRO esteja pronto para produção em grande escala em 2021. Uma vez que nenhum sistema concorrente está disponível, SensePRO tem uma boa chance de se estabelecer com sucesso no mercado de robôs industriais em rápido crescimento. Na Alemanha, cerca de 1, 300 novos robôs para aplicações de soldagem ou colagem que requerem tal sensor são vendidos todos os anos.

Para Mauritz Möller e seus colegas Malte Buhr, Vishnuu Prakash e Julian Weber, o objetivo do projeto é avaliar como o SensePRO pode ser explorado comercialmente, por exemplo, em um spin-off.