VISION & ROBOTICS. Robot Trends. Robots verwerken voedsel. Basisregels voor grijperselectie. Lenseigenschappen op een rij

VISION & ROBOTICS

j a a r g a n g 1 | n u m m e r 2 | a p ri l 2 0 0 9

Robot Trends Robots verwerken voedsel Basisregels voor grijperselectie Lenseigenschappen op een rij Kom ook naar de beurs op 16 en 17 juni. www.mikrocentrum.nl

012

013

Perfect: 100%

014

015

016

017

018

019

020

021

022

Faults: 0.00

take your test drive today Common Vision Blox Programming libraries for imaging professionals Developed by Europe's largest independent supplier of imaging technology, Common Vision Blox (CVB) is the perfect software platform for quick and reliable development and implementation of imaging applications. It is a powerful, modular, flexible and, at the same time, cost-effective solution for image acquisition and processing. Based on open architecture all common acquisition technologies such as CameraLink, IEEE-1394, USB, GigE Vision and GenICam are fully supported. In addition to the extensive set of standard tools, CVB offers a large selection of highly specialized tools, as well as the possibility to integrate custom code for total flexibility. CVB Foundation Package – the easy entry package The Common Vision Blox Foundation Package is a complete, easy to use, comprehensive collection of optimised image processing functions. Based on the CVB Image Manager it offers unique functionality in image acquisition, image handling and image processing, allowing you to control many different types of image acquisition hardware, as well as providing an optimised image display. Basic functionality is possible using predefined tools as well as the ability to use custom algorithms. It is also easily possible to quickly create applications based on the samples delivered for all supported compilers. In addition to core vision technologies the CVB Foundation Package contains an extensive set of optimised algorithms for edge detection, blob analysis and the segmentation of objects. Functions for statistical image analysis or correlation of images, as well as functions for filtering of images or superimposing destructive text overlays are also included in the package. Completed by an extensive range of arithmetic and logical functions, it even contains functions for binarization using dynamic thresholding, colour space conversion functions, Bayer to RGB decoding and an algorithm for 2D spatial calibration of image data. The CVB Foundation Package is completed by iTution, a graphical programming user interface. � www.commonvisionblox.com

www.irisvision.eu Phone +31 (0)575 - 495 159 02

Colofon Vision & Robotics is hét vakblad over automatiseringsoplossingen voor de maak-, agro-en foodindustrie door specialisten in robotica en visionsystemen. j a a r g a n g 1 | n u m m e r 2 | AP R I L 2 0 0 9 Vision & Robotics verschijnt zes maal per jaar. Toezending geschiedt op abonnementbasis en controlled circulation. Uit g e v e r Henk van Beek, Fenceworks BV Telefoon: 06-28417073 E-mail: [email protected] R e d a cti e Liam van Koert, Verbal Essence Joanna Hughes, Verbal Essence Email: [email protected] R e d a cti e r a a d Pieter Jonker, TU Eindhoven en TU Delft

LIAM van koert

Ode

Jaap van de Loosdrecht, Computer Vision Lab, NHL Martin van de Have, RAB en ABB

Sommigen denken dat een robot duur is. Anderen denken dat hij complex is en

Fred Bokhorst, RAB en Ferdar

weer anderen vrezen voor hun baan. Onzin natuurlijk. Een robot verdient geld, is

Bas van Wondergem, DVC

niet moeilijker te implementeren dan een machine en doet het werk dat mensen niet willen, kunnen of mogen doen.

V or m g e vin g

We zouden dus beter kunnen stellen: de robot is naast een goede en flexibele in-

Laura Willemsen, Grafisch ontwerp

vestering, sexy en een feest van herkenning. Het is de machine die we naar ons evenbeeld maken. Of het nu gaat om de industriële gespierde arm of om de robot

Dr u k

die we laten voetballen, verplegen of knuffelen, we zien er een stukje van onszelf

JB&A van driel drukkerij

in en vinden het heerlijk ons te verbazen over wat de robot allemaal kan. En dankzij de steeds beter wordende ogen en krachtigere bovenkamers kunnen ze inderdaad

Posta d r e s r e d a cti e

enorm veel. De artikelen in de huidige uitgave van deze uitgave van Vision & Robo-

Postbus 82, 2460 AB Ter Aar

tics bewijzen dat maar eens te meer. Waar de mens volgens de arbo maar enkele

E-mail: [email protected]

kilo’s herhaaldelijk mag tillen, verplaatst de robot een veelvoud. Onophoudelijk, secuur en zonder te mopperen. Waar het voor de mens te koud, te warm of te ge-

Abonn e m e nt e n

vaarlijk is, snelt onze trouwe zesvoeter of driewieler ons te hulp. En waar de jeugd

[email protected]

de fascinatie voor de techniek dreigt te ontglippen, wordt de robot ingezet om middels competities het technische hart weer sneller te doen kloppen.

A d v e rt e nti e - e x p l oitati e

De maatschappelijke impact van de robot zal enorm zijn. Maar slechts een handje-

Henk van Beek

vol mensen is er zich echt bewust van. Mondjesmaat worden er clubjes opgericht die er serieus werk van gaan maken. Een paar jaar terug werd de RAB opgericht en

A a n d it n u m m e r w e rkt e n m e e

enkele weken geleden zag er een nieuwe club in Twente het licht. En hoewel er op

Jan Nieuwkoop, Safora S.S. Macdonald-Akrum,

de technische universiteiten hele spannende dingen gebeuren, is er geen studie

Fred Bokhorst, Martijn Wisse, Pieter Jonker,

robotica, en houdt de politiek zich afzijdig. Dat is jammer, als je je realiseert dat ons

Hans Lenos, Pom Yuan Lam, Marco Schmid,

kleine landje hoge ogen gooit op het robottoneel en hier ontwikkelde robottechno-

Anders Frederiksen, Yves De Groote, Reinold Tomberg

logie best wel eens de redding van de Nederlandse industrie zou kunnen zijn. Ik wil

©2009 Fenceworks BV

niet zover gaan en oproepen het voorbeeld van een land als Zuid-Korea te volgen, waar de emancipatie van de robot in de grondwet is verankerd. Maar een kleine ode, in de vorm van een duidelijke visie en beleid, lijkt mij toch wel het minste wat onze robot verdient.

Column 03

WORD GRATIS LID Wilt u het vakblad Vision & Robotics gratis ontvangen? Neem dan contact

Het vakblad werkt nauw samen met brancheorganisaties, opleidingsinsti-

op en ontvang Vision & Robotics zes keer per jaar GRATIS.

tuten en overheid om een volledig en betrouwbaar beeld te creëren bij de lezers op het gebied van Vision & Robotics.

V&R is hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgebruikers van productielijnen in de maak-, agro- en food­

Contact

industrie. Het blad brengt fabrikanten van vision- en robottechniek samen

Redactie-adres:

met beslissers, engineers, technisch management, hoofden TD en hoofden

Vision & Robotics

productie.

postbus 82 2460 AB Ter Aar

Onderwerpen die aan bod komen zijn onder andere:

e-mail: [email protected]

Camera-/Visionsystemen

telefoon: 06-28417073

Beeldverwerking Belichtingsmethoden (Kwaliteits)inspectie Robotsystemen Kinematische modellen Simulatie Kunstmatige intelligentie Aandrijvingen en besturingen Normen Toevoersystemen Veiligheid Wetgeving Bedrijfsvoering

In dit nummer

08



Met een hygiënische jas mag het wel

08



Grip op de zaak

12



Spieken mag weer (deel 2)

15

Systeemintegrator kleurt de kaasbranche geel

23

Robotspin redt levens

26

Automatische Green Pin productie

32



Rubrieken

Redactioneel

03

Colofon

03

Nieuws

06



RoboCup

18



Branche Bulletin

20



Robotveiligheid

30



Gastcollege

36



Productnieuws

38



Adverteerdersindex

41



RAB-column

42



23 27

APRIL 2009 | VISION & ROBOTICS Inhoud 05

Robotvissen helpen bij bestrijding vervuiling Door Britse wetenschappers ontwikkelde robotvissen worden eind volgend jaar te water gelaten om te helpen bij het opsporen van vervuiling in de zee. De op karpers Het project wordt gefinancierd door de Europese Commissie. Indien succesvol, hoopt het team dat de vis wereldwijd zal worden ingezet om vervuiling in meren, rivieren en oceanen te detecteren. De levensechte schepsels, die de bewegingen van echte vissen nabootsen, zullen worden uitgerust met kleine, chemische sensoren om de bron van schadelijke ver-

lijkende robots zullen worden losgelaten in de haven van het Spaanse Gijon, als onderdeel van een drie jaar durend onderzoeksproject.

vuilingen in de verschillende wateren op te sporen. Hierbij kan gedacht worden aan in havens gelegen schepen of lekkende pijplijnen. De vissen communiceren onderling middels geluidsgolven en de informatie zal vanuit een oplaadstation, waar de vissen hun batterijen kunnen opladen,

voor deze oplossing te kiezen. Door robotvissen in te zetten, maken we

middels WiFi aan de havenautoriteiten worden doorgegeven. Dit zal de

gebruik van een ontwerp waar honderden miljoenen jaren evolutie aan

autoriteiten in staat stellen om de bron en de schaal van de vervuiling re-

vooraf zijn gegaan en wat ongekend energiezuinig is. Deze energiezui-

altime in kaart te brengen. In tegenstelling tot eerdere robotvissen die op

nigheid hebben we nodig om te zorgen dat de chemische sensoren uren

afstand bestuurd worden, zullen deze vissen over een autonome navigatie

onafgebroken hun onderwaterwerk kunnen doen”, aldus Doyle. “We zul-

beschikken, wat hen in staat stelt om onafhankelijk, dus zonder mense-

len een systeem maken waarmee de vissen onder water kunnen zoeken.

lijke inmenging, in de haven rond te zwemmen. Tevens stelt ze dit in staat

Hierdoor kunnen we niet alleen chemicaliën op het wateroppervlak (zoals

om zelf naar een oplaadpunt te zwemmen wanneer hun batterijen, welke

olie) analyseren, maar ook andere stoffen die in het water oplossen.” De

ongeveer acht uur meegaan, bijna leeg zijn. Rory Doyle, een senior on-

vijf vissen worden gebouwd door professor Huosheng Hu en zijn robotica-

derzoeker bij BMT die het project begeleidt, beschrijft het als uniek in de

team van de School of Computer Science and Electronic Engineering aan

wereld. De wetenschappers hebben hierbij de allernieuwste technieken

de Universiteit te Essex in het Verenigd Koninkrijk. De vis, die circa 22.600

toegepast. “Hoewel het gebruiken van een school vissen om vervuiling in

euro kost om te maken, zal een lengte hebben van 1,5 meter en zwemt

havens op te sporen sciencefiction lijkt, zijn er hele praktische redenen om

met een maximale snelheid van één meter per seconde.

Het Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (Isit) heeft een kracht- en koppelsensor ontwikkeld die mensen en robots veilig moet kunnen laten samenwerken. Robotarmen voorzien van het nieuwe metertje hebben het door als ze in aanraking komen met een mens, en ze kunnen hun beweging in een reactie daarop onmiddellijk stilzitten. Een klap van de robot krijgen in de fabriekshal, is er dan ook niet meer bij. De sensor kan gewoon worden aangebracht op het staal van de robotarm. Hij werkt als een rekstrookje: als een draad oprekt, neemt zijn weerstand toe en, als er een stroompje loopt, de stroomsterkte af. Het verschil met conventionele modellen is echter dat de Duitsers één vierkant stukje silicium als hart van de sensor kozen. Elke zijde ‘hangt’ aan een bruggetje, die eveneens fungeert als weerstandsmeter. Bij de minste aanraking van het siliciumblokje verandert de mechanische spanning die op de vier bruggen staat, en resulteert dus in een meetbare weerstandsverandering. Het Fraunhofer heeft ook aan de centjes gedacht. “Eenmaal in massaproductie genomen, verwachten we dat onze sensor veel goedkoper is dan conventionele krachtmeters. Daarmee zijn ze breed inzetbaar”, zegt Isit-baas Jörg Eichholz. De sensor is tevens minder foutgevoelig en hij kan helpen bij het programmeren van robots.

06 Nieuws

Fraunhofersensor voor betere samenwerking

Nieuws

Japan bereidt zich voor op robotverplegers

Melexis neemt Sensata Vision over

Een Japanse staatsambtenaar heeft recentelijk aangekondigd dat het land

Melexis, producent van halfgeleiders voor vooral de automobielindustrie,

binnenkort veiligheidsregels gaat opstellen voor robotverplegers. In de

neemt de visionafdeling van het Amerikaanse bedrijf Sensata Technolo-

snel vergrijzende Japanse samenleving zullen deze robots binnen vijf jaar

gies, gespecialiseerd in sensoren en controlesystemen, over. Het bedrijf

tijd mensen dienen. “We hopen dat, door het opstellen van noodzake-

ziet de cameratechnologie van Sensata Vision als een aanvulling op de

lijke regelgeving voor service robots, de Japanse robotica-industrie de

ontwikkeling van zijn eigen beeldsensoren. Ook past de technologie vol-

wereldmarkt zal blijven leiden“, stelt Motoki Korenaga van het Ministe-

gens Melexis perfect in de trend om steeds meer beeldvormingsproduc-

rie van Handel en Industrie. Japan wordt geconfronteerd met een tekort

ten, onder meer rond nachtvisie en adaptieve cruise control, te integreren

aan zorgverleners voor bejaarden. De voorheen strenge immigratieregels

in veiligheidstoepassingen voor auto’s. De onderneming verwacht dat de

zijn reeds versoepeld, om zo honderden verplegers van de Filippijnen en

transactie tegen eind april zal zijn afgerond. De overnameprijs is niet be-

Indonesië naar het land te halen. “Aangezien het ouder worden van de

kendgemaakt. Volgens CEO Rudi De Winter is de cameratechnologie van

bevolking een algemeen probleem is in ontwikkelde landen, wil Japan

de overgenomen afdeling complementair met de huidige beeldsensoren

een geavanceerd land worden op het gebied van de ouder wordende be-

van het bedrijf. Volgens Melexis zal de overname van de visionafdeling

volking en het gebruik van robots”, voegt Korenaga toe. De nieuwe Energy

van Sensata een onmiddellijk voordeel opleveren voor klanten die reeds

and Industrial Technology Development Organisation zal deze maand een

bestaande opto-elektronische en camera imager-producten gebruiken.

vijfjarig project opstarten ter verbetering van de veiligheidsnormen voor

Systemen voor nachtvisie, die waarschuwen wanneer een rijvak onvrij-

de volgende generatie robots. Circa zeventig procent van de industriële

willig wordt verlaten, die verkeersborden herkennen en een adaptieve

robots wereldwijd worden door Japanse bedrijven gemaakt. Het ministe-

cruise control, worden op steeds grotere schaal toegepast en aangeboden

rie van Handel verwacht een groei in de Japanse roboticamarkt van $63.5

door autoconstructeurs. De transactie zal naar verwachting tegen eind

miljard in 2025.

april zijn afgerond. Melexis zal vervolgens de overgenomen activiteiten snel integreren om de voordelen voor huidige en toekomstige klanten te maximaliseren.

Robotics Centre Twente van start

KUKA opent vestiging in Canada

Robots worden nog vooral ingezet in de industrie, bijvoorbeeld voor het

KUKA Robotics Corporation, producent van industriële robots, heeft

in elkaar zetten van auto’s, maar kunnen ook de afwas doen, een chirurg

onlangs bekend gemaakt dat zij uitbreidt naar Canada. Deze expansie is

assisteren bij een operatie, of de stoep vegen. Dergelijke niet-industriële

nodig vanwege de groeiende vraag naar innovatieve automatiserings-

toepassingen vormen de toekomst van de robotica – een land als Japan

oplossingen en verdere ondersteuning hierin voor Noord-Amerika. De

loopt daarin voorop. Maar met de voortschrijdende vergrijzing en af-

Canadese vestiging zal diensten leveren voor het stijgende aantal KUKA

nemende aanwas van jonge (zorg)werkers, groeit ook in Nederland de

Robotics klanten in Canada door middel van lokale verkoop, diensten en

behoefte aan slimme robotondersteuning van allerlei (dagelijkse) acti-

ondersteuning. Deze branche maakt het voor het bedrijf mogelijk om

viteiten. In Twente werken onderzoekers al aan niet-industriële robots.

directe service te bieden aan bestaande en aan nieuwe klanten. De ro-

De Universiteit Twente en hightech bedrijven uit de regio, verenigd in

bots van KUKA worden voor veel verschillende toepassingen gebruikt in

Mechatronica Valley Twente, hebben daarvoor de Stichting Romech (Ad-

de robotica-industrie, zoals medisch, logistiek, voeding en de kunststof

vanced Robotics & Mechatronics) opgericht. Onder de vlag van Romech

industrieën. Ook worden de producten gebruikt in diverse andere toepas­

gingen eind vorig jaar Twentse robotonderzoekers en ondernemers op

singen, zoals verpakkings-, palleti-

verkenning naar Japan. De inspiratie die zij daar opdeden, heeft geleid

seer - en laswerkzaamheden. Plan-

tot het initiatief voor een Robotics Centre Twente, dat is neergelegd in

nen voor de locatie van de vestiging

het rapport ‘The Future of Robotics’. Het centrum moet ‘persoonlijke on-

en de opening zullen in de nabije

dersteuning, intelligente diensten en medische robots’ gaan ontwerpen

toekomst bekend worden gemaakt.

en daarvoor maatschappelijk zinvolle toepassingen ontwikkelen. De start

De moedermaatschappij van KUKA

van het Robotics Centre Twente is een ‘vliegende’, want er lopen al de

Robotics Canada Ltd. is KUKA Roboter

nodige aansprekende projecten. Zo wordt in het Teleflex-project gewerkt

GmbH in Augsburg te Duitsland (van

aan de besturing van zogeheten sleutelgatoperaties met behulp van een

de KUKA Aktiengesellschaft groep).

chirurgierobot. Maar ook is een veegrobot, voor het slim schoonmaken

Er werken wereldwijd ongeveer

van de openbare ruimte, in ontwikkeling. En samen met onder meer Het

2.200 medewerkers bij het bedrijf,

Roessingh wordt gewerkt aan robotondersteuning van patiënten bij hun

waarvan er 1.200 medewerkers in

revalidatie. Een blikvanger van het onderzoek is de Twente Humanoid. Het

Duitsland werkzaam zijn. In 2008

bouwen van een mensachtige robot is geen doel op zich, maar moet re-

bedroeg de verkoop 474 miljoen

sulteren in nieuwe, geavanceerde technieken die bijvoorbeeld in service-

euro. Er zijn in totaal 26 vestigingen

robots toepassing kunnen vinden. Zo zal in de komende jaren het Twentse

in Europa, Noord- en Zuid-Amerika

robotonderzoek, onder de paraplu van het Robotics Centre Twente, steeds

en in Azië.

meer vorm krijgen.

Nieuws 07

Robots in de voedingsmiddelen­ productie zo gek nog niet

Met een hygiënische jas mag het wel Robots zijn in de voedingsmiddelenindustrie vooral te vinden in de verpakkings- en de expeditieafdeling, en nog maar beperkt in de productieafdeling. Nochtans heeft een robot ook daar zijn voordelen. Tijdens de Anuga FoodTec, Europa’s grootste voedingsmiddelen machinevakbeurs, toonde K-Robotix GmbH uit Bremen een volledige productie- en verpakkingslijn voor hamburgers, de Robotik-Pack-Line. Dit bedrijf trad op als systeemintegrator en projectmanager van dit demonstratieproject voor de voedingsmiddelenindustrie. Yves De Groote, textburo

08 Robot Trends

In nogal wat voedingsmiddelenbedrijven staan productiemedewerkers

Robotic-Pack-Line

aan de lopende band voor uiteenlopende werkzaamheden en lopen rond

De Robotic-Pack-Line, zoals het hamburgerbroodjes demonstratieproject

om de productievoortgang mogelijk te maken. De productie vindt deels

op de Anuga FoodTec genoemd werd, bestaat uit een twintigtal mo-

batchgewijs plaats, afhankelijk van het productieproces. In een bakkerij

dules die volledig geïntegreerd zijn in een volledige geautomatiseerde

halen productiemedewerkers de koeken van de bakplaat en leggen die

productie- en verpakkingslijn. Hierdoor is een continu productieverloop

op een lopende band naar de verpakkingslijn. In een slagerij worden dan

mogelijk. De besturing vindt centraal plaats door een productiecontrole-

weer de stukken vlees van de versnijdafdeling op lopende banden naar

systeem van CBS-System AG. De modules zijn gekoppeld met behulp van

de verpakkingsafdeling gelegd. Medewerkers in een kaasgroothandel of

verschillende veldbussystemen als Profibus, Fieldbus en Modbus, vertelt

kaasfabriek keren regelmatig de kazen om bij het rijpen op planken. In

Rolf Peeters. Dit bedrijf trad op als systeemintegrator en projectcoördina-

het bijzonder is er de nodige handenarbeid bij het beleggen van broodjes

tor. De besturing van de productielijn is niet bijzonder, zegt hij. “Deze is

of gevulde wraps met vlees, kaas, diverse groentes en saus of voor an-

niet veel anders dan voor een standaardproductielijn met procesinstal-

dere samengestelde gemaksproducten. Soms verschilt een voedingsmid-

laties. Over het programmeren van de robots moeten gebruikers zich ook

delenbedrijf hier niet veel van een (groot)keuken. Verschil zit hem in de

geen zorgen maken. Dat hoeven en doen ze ook niet bij de machinebe-

productievolumes en het aantal medewerkers die veelal steeds hetzelfde

sturing.”

werk doen, dat geheel of toch minstens voor een deel ook door robots uitgevoerd kan worden, weet Rolf Peeters, directeur van K-Robotix GmbH.

Hamburgers

Meteen noemt hij ook de belangrijkste voorwaarde voor robots: schaal-

Onder strenge, hygiënische en aseptische condities stellen vier robots

grootte, die in verhouding moet staan met de investeringen.

in een gesloten ruimte onder overdruk de volledige hamburger samen. Ecolab Deutschland GmbH en Weiss Klimatechniek GmbH Geräte- und

Drijfveren

Anlagebau leverden hiervoor de luchtsystemen. De producten worden

Lagere arbeidskosten –en dus een betere marge voor de fabrikant – en

verpakt per twee stuks naast elkaar in een kunststof verpakking. Deze

betere hygiëne, kwaliteit en voedselveiligheid zijn de voornaamste drijf-

worden vanuit een Sealpac-systeem automatisch op de centrale lopende

veren voor robotisering in de voedingsmiddelenproductie. Een belang-

band aangevoerd. Allereerst plaatst de nieuw ontwikkelde Pac-Box robot

rijk voordeel een robot is dat deze in principe 24 uur per dag en zeven

1, met een Scara robot van Toshiba Machine/TM Robotics (zie kader),

dagen per week in is te zetten. Robots worden niet ziek, ze gaan ook

twee halve buns (hamburgerbroodjes) naast elkaar in een verpakking.

niet met vakantie en hebben geen redenen om te staken. Alleen voor

De buns komen via een parallelle lopende band aan. Een doseereen-

eventueel onderhoud moet de robot ‘even rusten’. Robots raken ook

heid van de firma Pamog GmbH doseert op elk broodje exact acht gram

niet vermoeid of verveeld door repetitief werk, en zijn bijzonder snel.

ketchup, terwijl de band verder loopt. Terwijl de volgende verpakkin-

Volgens Peeters zijn tweehonderd repetitieve handelingen per minuut

gen er aan komen, pakt de Pac-Box robot 2 twee hamburgers van een

geen probleem. De hygiëne- en kwaliteitswinst komt allereerst door het

tweede parallelle baan en legt die netjes op de twee broodjes, bovenop

ontbreken van contact tussen de mens en het product. De mens –in het

de tomatensaus. De band loopt gewoon door. Voordat de verpakking met

bijzonder zijn handen en hoofd- is één van de belangrijkste besmettings-

een folie gesloten wordt, pakt Pac-Box robot 3 twee plakjes kaas op van

bronnen voor bederf- of ziekteveroorzakende bacteriën in of op produc-

een korte lopende band en legt die op het rundvlees. De plakjes kaas

ten. Dit risico geldt vooral wanneer er bij de bereiding van het product

waren kort ervoor in een aparte installatie van het bedrijf Treif Machi-

veel handarbeid komt kijken, zoals bij een broodje of een kant-en-klare

nenbau GmbH gesneden. De broodjes zijn nu gereed voor verpakken.

maaltijd(component). Een belangrijk bijkomend voordeel van de robot is dat deze zelfs onder speciale (extreme) condities operationeel is. Zo kan een robot, in tegenstelling tot de mens, ongestoord werken bij extreem lage temperaturen, dan wel onder een gewijzigde atmosfeer met (sterk) verhoogde concentraties stikstof, zuurstof, argon of koolmonoxide. Deze

De schaalgrootte moet in verhouding staan met de investeringen

stoffen worden ook aan voorverpakte producten toegevoegd voor een langere houdbaarheid.

Dat gebeurt in een Sealpack-installatie, waarbij in de verpakking een

Een belangrijk voordeel op een ander vlak dat Peeters nog meldt, is de

hoeveelheid speciaal samengesteld gas wordt gedoseerd om bederf te

extra hoeveelheid informatie die dankzij robots als onderdeel van de au-

voorkomen. Aan het eind van de lopende band pakt de Pac-Box robot 5

tomatisering uit het productieproces gehaald wordt. Hij wijst in het bij-

de consumentenverpakking op en zet die op dit op de lopende band, die

zonder op het procesverloop dat nauwkeurig geregistreerd wordt, zoals

door een inspectieapparaat van Mettler-Toledo Product Inspection GmbH

stilstanden en andere storingen. Ook kan een robot op een relatief klein

loopt. Daar vindt, met behulp van röntgenstralen, gewichtscontrole en

vloeroppervlak een groot aantal taken combineren, terwijl hiervoor stan-

controle op de afwezigheid van vreemde voorwerpen plaats. Alleen pro-

daard diverse machines op een groter oppervlak voor nodig zijn. Hij kan

ducten die voldoen aan de specificaties worden doorgelaten. Een etiket-

dozen opzetten, vullen, sluiten en voorzien van labels.

teermachine van SES GmbH brengt automatisch een etiket aan met een

Robot Trends 09

unieke barcodering. De juistheid en leesbaarheid van het etiket wordt

Uitdagingen

gecontroleerd door een systeem van CLK GmbH. Ondertussen vormt een

Het hygiënisch ontwerp van robots is een belangrijke uitdaging voor de

traypacker van Wächter Packautomatik GmbH & Co de omdozen voor vier

verdere robotisering in de productieomgeving van de voedingsmidde-

consumentenverpakkingen. De Pac-Box robot 6 plaatst deze automatisch

lenindustrie. Het aantal zogenoemde ‘food grade’ robots is vooralsnog

naast elkaar. Een Delta Picker van Wächter Packautomatik pakt een dek-

beperkt. Dat was ook de reden dat de robots in de Robotik-Pack-Line

sel op van een stapel en legt die op elke verpakking. Vervolgens brengt

omhuld waren door een hygiënische kunststoffen ‘jas’, aldus Rolf Pee-

een systeem van Signode automatisch op twee plaatsen een dunne band

ters. In de procesinstallaties is hygiënisch ontwerp al ver gevorderd,

om de verpakking aan, zodat de doos goed gesloten is. De dozen komen

en waar dat niet het geval is, wordt goed en regelmatig gereinigd. De

nu op een rollenband, waarna een Paro palletiseerrobot van roTeg AG de

voedingsmiddelenindustrie stelt immers (steeds) hoge(re) eisen aan hy-

Europallets stapelt. De pallets zijn dan klaar voor transport naar de retail

giëne in de productie. Wettelijk gezien zijn de voedingsmiddelenindu-

en de groothandel.

strie niet alleen verantwoordelijk voor de kwaliteit en voedselveiligheid van hun voedingsmiddelenproducten, maar ook voor de risico’s van de

Pac-Box De Pac-Box is een volledig nieuw robotsysteem, dat sinds kort op

procesinstallaties en het nemen van de nodige maatregelen om risico’s tot een minimum te beperken. Dit staat in de verplichte HACCP-richtlijn (zie kader).

de markt is. Centraal staat de Scara robot van Toshiba Machine/ TM Robotics. Deze robots zijn vooral nuttig wanneer producten niet

Robotfabrikanten

geordend worden aangevoerd, en waarbij snelle verplaatsingen

Volgens de welbekende Machinerichtlijn 89/392/EEC voor fabrikanten

benodigd zijn. Voor het bepalen van de oriëntatie van het op te

van machines en onderdelen voor procesinstallaties, moeten machines

pakken product wordt vision ingezet. De oppaksystemen voor de

voor de voedingsmiddelenindustrie zo ontworpen en gebouwd zijn dat

broodjes zijn geleverd door Jensen Greiftechnik GmbH. LMD GmbH

de consument geen gezondheidsrisico’s oploopt. Daarom moeten machi-

is de leverancier voor de hamburgers. Het visiondeel is afkomstig

nes voldoen aan een aantal hygiënische voorschriften. Hiervoor bestaan

van Mevisco GmbH & Co. De programmering voor de verschillende

in het bijzonder voor de machine-industrie twee officiële hygiënenor-

toepassingen van de robot werd gedaan door K-Robotix. Het be-

men: NEN-EN 1672-2 en ISO 14159. Deze normen zijn allebei gebaseerd

drijf Buhrmann bouwde het raamwerk voor het systeem.

op gepubliceerde richtlijnen van de op het vlak van hygiënisch ontwerpen pionierende European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG).

010 Robot Trends

Deze organisatie is een prachtig voorbeeld van samenwerking tussen de

productieproces waar deze gevaren effectief beheerst kunnen worden

gebruikers van apparatuur en de fabrikanten. Dat is meteen ook de grote

(CCP = Critical Control Points).

kracht van EHEDG. De groep werd in 1989 opgericht door fabrikanten van machines voor de voedingsindustrie (Alfa-Laval, APV, Robert Bosch,

De HACCP-filosofie bestaat uit zeven belangrijke principes:

Serac, Tetra Pak en Tuchenhagen), de voedingsmiddelenindustrie (zoals

• De mogelijke gevaren die zich in een product kunnen voordoen wor-

bijvoorbeeld Cargill, Danone, Heinz, Kraft General Foods, Nestlé, Unile-

den bepaald. Het gaat om microbiële gevaren (bederf van de produc-

ver) en verschillende onderzoeksinstellingen (waaronder Bundesanstalt

ten), verontreinigingen (zowel chemische verontreiniging als vreemde

für Milchforchung, CFDRA, INRA Frankrijk, evenals diverse universiteiten.

voorwerpen);

TNO in Nederland volgde later, alsmede de gezondheidsorganisaties van

• De punten in het productieproces waar de gevaren doeltreffend be-

de overheid (MAFF, Groot-Brittannië en het Duitse Bundesgezundheids-

heerst kunnen worden, moeten als kritische controlepunten worden

ambt).

vastgelegd (bijvoorbeeld een sterilisatieproces). • Voor deze kritische punten worden grenswaarden vastgelegd;

Robot EHEDG-richtlijn Inmiddels zijn er verschillende EHEDG-richtlijnen. Naast richtlijnen voor met name appendages of materialen in contact met voedingsmiddelen, zijn er ook richtlijnen voor aseptische systemen of drooginstallaties. Vraag

• Op deze punten wordt het gevaar beheerst door metingen van de werking van de installatie; • Vooraf worden correctieve maatregelen vastgelegd, die toegepast moeten worden als de metingen afwijkingen aantonen;

is of er in de toekomst een EHEDG-richtlijn komt voor hygiënisch ontwor-

• Het volledige systeem moet regelmatig gecontroleerd worden op zijn

pen robots? Het antwoord laat nu nog op zich wachten. Kijk voor meer

doeltreffendheid en regelmatig aangepast worden aan wijzigingen

informatie op www.ehedg.org. Ga ook eens naar www.robotik-pack-line

van het proces of aan het product;

voor het bezichtigen van een videofilm over dit onderwerp.

• Alle handelingen in het bedrijf moeten geregistreerd worden.

HACCP

Achtergrondinformatie: Voedselveiligheid in bedrijf, Reed Business,

HACCP is een kwaliteitsmethodiek die bedrijven moeten toepassen om

T. Wijtzes, C. Wijtzes, S. van Hagen en Y.G.M. De Groote, 2008.

de voedselveiligheid van de voedingsproducten te waarborgen. Deze methode steunt op twee belangrijke pijlers: het analyseren van de mogelijk gevaren (HA = hazard analysis) en het bepalen van de punten in het

Robot Trends 011

Liam van Koert

Basisregels voor grijperselectie Het kiezen van de juiste grijper voor een robotapplicatie is een vak apart. Vaak zijn er meerdere mogelijkheden waarmee hetzelfde effect bereikt kan worden. Maar afhankelijk van de specifieke toepassing en de doelstelling is de ene oplossing beter dan de andere. Een gesprek met experts bij Festo werpt licht op de verschillende parameters die bij grijperselectie een rol spelen en levert een tabel op die mechanisch grijpen en vacuüm grijpen naast elkaar legt.

Grip op de zaak “Wellicht is het verhelderend”, steekt Paul Frölich, Product Marketing Ma-

varianten. Om te bepalen wat de beste oplossing is, moet je altijd den-

nager Mechatronics and Positioning, van wal, “dat ik eerst zeg, dat wan-

ken vanuit het product. Deze heeft namelijk een bepaalde vorm, massa,

neer we het binnen Festo over grijpers hebben, het over de functie ‘grij-

oppervlakte, elasticiteit en kwetsbaarheid. Daarna komen de omgevings-

pen’ gaat. Deze functie kan, naast de fysieke mechanische grijper, ook

factoren in beeld en ga je kijken hoe je een cyclustijd zo laag mogelijk

worden vervuld met behulp van een zuignap die middels vacuüm een

kunt krijgen, of juist met zo min mogelijk energie de actie kunt uitvoeren.

product vastpakt. Daarnaast kennen beide hoofdtypen weer hun eigen

Hierbij zullen we in eerste instantie kijken naar standaard oplossingen, maar als deze niet toereikend zijn, dan kunnen ook klantspecifieke grijpers gemaakt worden.”

Mechanisch

Vacuüm

Nauwkeurigheid

++

+/-

Pakflexibiliteit ( de mogelijkheid om toleranties op te vangen)

+/-

++

Eigengewicht

+/-

++

Graden van vrijheid (DOF)

++

-

richtingen die bij een applicatie zullen optreden. Kunnen we het product

Grijptijd (evacuatietijd)

+/-

+

repeteerbaar goed oppakken en wordt het er niet afgeslingerd? In het

Omgevingstemperatuur (bereik)

+/-

++

geval van de appel of peer is het vervolgens wachten geblazen. Het kan

-

++

namelijk zijn dat de zuigkracht te groot is geweest en dat er na enkele

Schoon ontwerp (voedselverwerkende industrie)

“Omdat de praktijk altijd van de theorie afwijkt, testen we hier alles”, valt Leon Haas, Product Marketing Manager Airsupply, Frölich bij. “De klant breng een product langs, bijvoorbeeld een appel of peer, en met de vaste testopstelling die we hier hebben, proberen we verschillende zuignapconfiguraties in combinatie met de versnellingen in verschillende

dagen een bruine vlek zichtbaar wordt.”

Vormgesloten

++

-

Krachtgesloten

+

++

Energie-efficiëntie

++

+

Krachtsturing

++

+/-

Fragiele producten

+/-

++

Vacuüm Een belangrijke reden voor het kiezen van een vacuümoplossing kan het gewicht van de grijper zijn. Doordat een zuignap meestal lichter is, kan men met een kleinere en goedkopere robot uit de voeten en zal het dynamische gedrag van het systeem beter zijn. Massa’s van de grijper

Tabel: Een overzicht van verschillende selectiecriteria en hoe goed mechani-

kunnen namelijk snel oplopen. Zo is bij een palletiseertoepassing van

sche grijpers en vacuüm grijpers hieraan tegemoet komen. Bij (- -) is de grijper

jerrycans de grijpermassa al snel dertig kilogram. Andere redenen kun-

niet geschikt, terwijl deze bij (++) zeer geschikt is.

nen omgevingsfactoren als hygiëne of omgevingstemperatuur zijn. “In

012 Grijperselectie

de voedselverwerkende industrie moet de grijper goed gereinigd kunnen worden. Een zuignapoplossing is dan meestal beter, omdat deze geen scharnierpunten bevat”, legt Haas uit. “Wel moet de zuignap in siliconen zijn uitgevoerd, aangezien er geen giftige microscopische deeltjes in het voedsel terecht mogen komen. Siliconen zie je ook vaak terug als er gewerkt moet worden bij hoge temperaturen. Bij elektronica handling daarentegen is siliconen uit den boze en wordt er voor zuignappen gekozen van antistatisch materiaal.” Wanneer is vastgesteld dat vacuüm de beste oplossing voor een toepassing is, zijn er naast het materiaal van de zuignap nog vele keuzes te maken. Om zowel eigen medewerkers als klanten hierbij alvast op weg te helpen, heeft Festo een programma ontwikkeld dat stapsgewijs de verschillende keuzemogelijkheden doorloopt. “In het geval van een va-

Your partner for industrial robot programming Meer dan 20 jaar ervaring in het ontwikkelen van machine­ besturingen en meer dan 15 jaar ervaring in het programmeren en integreren van robotsystemen maken van Alpha Robotica een ervaren partner voor zowel gebruikers als systeemintegrators.

cuüm zal het programma eerst een aantal producteigenschappen willen weten. Wat is de wrijvingscoëfficiënt van de gecombineerde materialen? Wat zijn de vorm en de massa van het product en wat is de traagheid?”, licht Haas het programma toe. Vervolgens kies je de vorm, inclusief het aantal balgen, de grootte van de zuignap, het aantal toe te passen zuignappen en de positie van de verschillende zuignappen. Ook wordt er om dynamische gegevens van de applicatie gevraagd. Telkens wanneer er meer gegevens worden ingevuld, slinkt het rijtje geschikte vacuümgeneratoren dat Festo standaard op voorraad heeft. Uiteindelijk maak je een keuze op basis van evacuatietijd (de tijd die nodig is om de gewenste onderdruk te bereiken), het zuigvermogen en de prijs. Met de gekozen configuratie kan vervolgens een dynamische simulatie worden uitgevoerd, waarbij metertjes aangeven of de verschillende zuignapjes het houden. Alle ingevulde waarden kunnen op elk moment worden veranderd, net

T +31 (0)172 41 95 53 F +31 (0)172 41 60 32

Informatie [email protected] Grijperselectie 013

Een interessante grijpervorm die ook ter sprake komt, maar niet in de software is opgenomen, is de Bernoulligrijper. “Onder invloed van de naar de deels Nederlandse, deels Zwitserse wetenschapper genoemde wet, zweeft het op te tillen product doordat de lucht er met hoge snelheid overheen wordt geblazen”, legt Frölich de werking van de grijper uit. “De grijper is door zijn contactloosheid erg geschikt voor de voedselverwerkende industrie. Daarnaast wordt het gebruikt voor lastig op te pakken producten, zoals plakjes ham, zalm of lasagne.”

Mechanische grijpers Ook voor de mechanische grijperselectie is er een programma ontwikkeld waarmee de grijper kan worden geconfigureerd en vervolgens gesimuleerd. “Het begint met de keuze van het type grijper”, legt Haas het grijperselectie programma uit. “Dit kan een parallelgrijper, driepuntsgrijper, radiaalgrijper of hoekgrijper zijn. Vervolgens worden de applicatiegegevens ingevoerd. Wat is de massa van het product, wat is de lengte van de grijpervinger en wat is het moment dat hierop komt te staan? En zo lang tot alle metertjes netjes in het groen staan.” Op de vraag of er

daarna is het de beurt aan de slag of hoek (afhankelijk van het type grij-

ook bepaalde vuistregels zijn die van pas komen bij het doorlopen van de

per) en de gewenste nauwkeurigheid. Je kan je namelijk voorstellen dat

selectieprocedure, geeft Haas als antwoord: “Natuurlijk moet je de slang

wanneer je bij de assemblage van een fietsslot er een millimeter naast

tussen zuignap en generator altijd zo kort mogelijk houden in verband

zit, het allemaal niet meer past. Dit betekent dat de grijper op 0,1 mil-

met verliezen. Ook de evacuatietijd heeft hieronder te lijden. Kies daar-

limeter nauwkeurig moet kunnen werken. En bij waferproductie liggen

naast niet te hoge drukken. Vaak wordt gedacht: hoe meer vermogen,

deze nauwkeurigheden in de orde van honderdsten. Ook bij mechanische

des te beter het vacuüm, maar dat is onzin. In de regel is 4 tot 4,5 bar

grijpers speelt de wrijvingscoëfficiënt een belangrijke rol. Hierbij maakt

voldoende. Daarnaast heeft Festo twee verschillende typen generatoren

het nog wel uit of we met een vormgesloten grijper te maken hebben of

een hoge vacuüm variant en een hoge suctionflow variant. Beide heb-

niet. Dit zijn grijpers waar het product door de vorm van de grijper al min

ben een identiek verbruik echter de hoge drukvariant genereert negentig

of meer opgesloten wordt en geen kant meer op kan. Uiteindelijk laat ook

procent vacuüm en is ideaal voor vlakke en of zware producten. De hoge

dit programma zien hoe het staat met snelheden, versnellingen en jerk,

flow variant genereert vijftig procent vacuüm maar met een tweemaal

en of de keuze succesvol was.”

zo hoge suctionflow. Dit maakt hem vaak een ideale generator voor hele

“Niets is wat het lijkt”, besluit Frölich het gesprek. “Waar je denkt dat

snelle applicaties of in applicaties waarbij het product porreus is en er

vacuüm geen oplossing is omdat het materiaal poreus is, blijkt dit in som-

sprak is van lekkage over het zuignapoppervlak. Gebruik generatoren

mige gevallen juist de beste oplossing. Uiteindelijk is het altijd beter als

met een luchtbesparingsfunctie als je nog meer wilt besparen. Deze

de eindklant nauw bij het ontwerp betrokken is. Hij kent zijn eigen op te

schakelt de generator uit als er voldoende vacuüm is bereikt, en weer

pakken product nu eenmaal het beste. Daarna volgt een iteratief proces

in als er te weinig onderdruk is. Ook kan je flowsensoren toepassen om

van ontwerpen, testen en optimaliseren. Alleen zo houd je zoveel moge-

ervoor te zorgen dat je handling proces sneller verloopt. Zo kan je een

lijk grip op de zaak.”

robot alvast laten bewegen wanneer het vacuüm zeventig procent van

Software voor zowel mechanische grijperselectie als zuignapselectie is

de uiteindelijke waarde is.”

gratis te downloaden van: www.festo.com

014

Lensselectie in acht stappen

JAN NIEUWKOOP – DATA VISION

In de voorgaande editie is uitgelegd hoe je voor jouw specifieke toepassing de juiste camera selecteert. Om te zorgen dat een voorwerp correct wordt afgebeeld op de sensor, moet je nu nog een keuze maken voor de lens. Dit zal in het tweede deel van deze reeks van drie artikelen, waarin de belangrijkste kenmerken van cameraselectie worden behandeld, aan bod komen. De relevante begrippen en mogelijkheden voor de juiste keuze voor de

Spieken mag weer (deel 2)

lens worden hieronder uiteenge-

1. Introductie De spiekbriefjes geven je een stappenplan om de juiste lens te selecteren. Hierbij is het noodzakelijk om stil te staan bij het bepalen van de cameraresolutie en de sensorkeuze. Dit vormt namelijk de input om de vergrotingsfactor en de brandpuntsafstand (het f-getal) van de lens te berekenen.

2. Field of View De Fiel of View is de grootte van het beeld dat door de camera omvat moet kunnen worden. Dit bestaat echter niet alleen uit de omvang van het object dat je wil vastleggen. Bij het bepalen van de FOV moet je onder andere rekening houden met de maximale objectgrootte (dimensies van het voorwerp waar je een opname van maakt) en met de mogelijke verschuiving en verdraaiing van dit object. Hieruit volgt een afmeting die je moet aanpassen aan de (gegeven) afmetingen van de sensor. De voorwerpsafstand (werkafstand) is de afstand van het object tot de camera.

3. Spatiële Resolutie (millimeter/pixel) Vision kan voor vele toepassingen worden ingezet, zoals voor de verificatie van maatvoering in een productieproces, de analyse van bloedmonsters, het detecteren van meetfouten of het uitlezen van karakters (zoals nummerplaten, houdbaarheidsdatum). Het aantal pixels dat je nodig hebt, verschilt per toepassing. Voor het vaststellen van het benodigd aantal pixels is een aantal vuistregels opgesteld. Een tweetal voorbeelden zijn dat je per letter minimaal 20*30 (H/V) nodig hebt om letters te kunnen lezen door middel van Optical Character Recognition. Voor blob­ analyse is dat 4*4 pixels.

Lensselectie vision 015

4. Cameraresolutie Voor het selecteren van de juiste camera moet je nagaan wat het kleinste detail is dat nog moet worden waargenomen. In combinatie met het aantal pixels dat hiervoor benodigd is (zie vuistregels bij stap 3) en de FOV, kunt je de resolutie van de camera berekenen. Met andere woorden; hoeveel pixels heb je echt nodig. Een voorbeeld hiervan is het volgende: als het kleinste deeltje dat je wil kunnen waarnemen 0.1 millimeter groot is, betekent dit een spatiële resolutie van 0,025 mm/pixel (uitgaande van de vuistregel 4*4 pixels voor blobanalyse). Bij een FOV (H) van 30 millimeter zou de cameraresolutie dan 1200 pixels (H) bedragen. per seconde, lichtgevoeligheid, bus interface); deze begrippen zijn in het

5. Sensorgrootte en vergroting

eerste deel van Vision & Robotics behandeld. In tabel 1 kun je aflezen dat

Op basis van het benodigd aantal pixels selecteer je een sensor. Uiter-

deze lenzen geschikt zijn voor sensoren kleiner dan een halve inch. Een

aard zijn meerdere factoren hierbij van belang (zoals het aantal beelden

sensor van tweederde inch heeft een diagonaal van elf millimeter, terwijl de lens maximaal een diagonaal van 8 millimeter kan projecteren. De vergrotings- of verkleiningsfactor D wordt berekend door het sensorformaat te delen door de FOV.

6. Lenstype Indien je een nauwkeurige meting wil uitvoeren, is perspectief-vervorming onacceptabel. Met een gewone lens treedt deze vervorming onherroepelijk op. Vergelijk dit met het kijken naar de omgedraaide tafel, Een belangrijk

waarbij u naar de binnenzijde van de poten kijkt (perspectief beeld). Het

gegeven voor de selec-

meten van de afstand tussen de tafelpoten is op basis van dit perspectief

tie van de lens is de

beeld onmogelijk. Om deze afwijkingen te voorkomen, wordt er gebruik

brandpuntsafstand, ofwel focal

gemaakt van telecentrische lenzen. Een telecentrische lens laat alleen

length; f = β*voorwerpsafstand. In tabel 1 vind je dit getal terug als f-getal in millimeter.

016 Lensselectie

lichtstralen door die loodrecht op de lens binnenvallen. Hiermee wordt het mogelijk om nauwkeurige metingen uit te voeren (telecentrisch beeld).

7. Mount, sensor- en lensafmetingen De lens wordt op een camera geklikt of geschroefd. De wijze waarop dit is uitgevoerd, varieert per fabrikant. Ook qua afmetingen zijn er verschillende mogelijkheden. Binnen de industriële vision is de C-mount de meest voorkomende vatting. Uiteraard is de grootte van de mount bepalend voor de maximale sensorformaat.

8. Accessoires Met tussenringen en extenders wordt het mogelijk om dichter op het object te kunnen focussen. Dit resulteert in een kleinere FOV. In tabel 1 wordt de minimale voorwerpsafstand weergegeven onder Focusing Range (0,2 - ∞). Met een tussenring kun je dichter dan 0,2 meter komen.

Appendix A: scherpte-diepte Een kleine scherpte-diepte wordt toegepast als men de voorgrond wil laten opvallen, bijvoorbeeld bij een portretfoto waarbij de achtergrond bewust vaag wordt gehouden. Het diafragma staat in zo ver mogelijk open. Een groot scherpte-diepte gebied gebruikt men als alle details belangrijk zijn, en dus scherp moeten worden weergegeven. Hierbij wordt de lensopening klein gemaakt. Nadeel hiervan is dat er weinig licht binnen komt.

Appendix B: Modulation Transfer Function MTF is te omschrijven als het oplossend vermogen van een lens. Dit moet goed aansluiten bij de resolutie van de camera, anders ontstaan er artefacten bij hoog frequente signalen.

Lensselectie 017

Humanoïde team is er klaar voor

Martijn Wisse en Pieter Jonker TU Delft

Team Dutch Robotics Nederland heeft ontzettend veel roboticakennis in huis. Het is de hoogste tijd dat we dit bundelen en de wereld laten zien waar we toe in staat zijn. Daarom hebben we een nationaal team opgericht om mee te doen met de meest complexe van alle RoboCup-wedstrijden: de ‘teen-size humanoid league’. Mensachtige robots van minimaal één meter lengte spelen volledig autonoom een potje voetbal.

De bundeling van robotica-activiteiten komt goed op gang in Nederland, onder andere via het RoboNED netwerk onder leiding van Prof. Steinbuch, en via de 3TU federatie. Deze federatie van de Technische Universiteit Delft, Technische Universiteit Eindhoven en de Universiteit Twente is de initiatiefnemer van het Team Dutch Robotics. Inmiddels wordt het project gesponsord door Philips, Sogeti, StuD fonds, Maxon Motor, en Controllab Products. Er werken, naast mensen van de 3TU’s, ook studenten aan mee van de Haagse Hogeschool, Hogeschool Utrecht en ROC Mondriaan. En zodra de hardware van de robots voldoende verfijnd is, wordt het hoog tijd dat ook Artificial Intelligence onderzoeksgroepen mee gaan doen. Een landelijk project met een zeer hightech uitstraling.

Uitdagingen De robots zijn een technologisch hoogstandje op verschillende vlakken. Eén van de grote uitdagingen was om veel vrijheidsgraden in een lichtgewicht autonoom systeem te krijgen. Om te lopen, schieten en kiepen, heeft een robot minstens zes vrijheidsgraden per been nodig. Met nog twee vrijheidsgraden in de armen (om op te kunnen staan), komt het totaal op veertien. Het gewicht van alle motoren, versterkers, en electronica moet zo laag mogelijk blijven. Uiteindelijk weegt de totale robot achttien kilogram, waarvan zes kilogram voor de mechanische delen, zes voor de motoren, evenals zes kilogram voor de rest. Dat is twee tot drie keer lichter dan de bekende Japanse humanoids van Honda, Toyota, en Kawada. De robot wordt aangestuurd door een industriële PC (PC104) met een 1 GHz processor. Het besturingssysteem is Linux met de Xenomai realtime kernel extension. De PC104 heeft een aantal insteekkaarten voor de sensor inputs en motor outputs. Zodoende is de PC104 een data-acquisitie systeem en pc in één. Alle regelkringen lopen via de PC104 op 1 kHz. Voor de toekomst werkt Philips aan lokale controllerbordjes die via USB worden aangestuurd en waarvan er één per ledemaat gebruikt zou kunnen worden. Alle software is geschreven in C++, waarbij we voor een klein deel

018 RoboCup

Visualisatie: Tim van Bentum

bouwen op het framework “RoboFrame” van de Technische Universiteit in Darmstadt, één van de deelnemers aan de Humanoid Kid-size League. De aandrijving van de benen gebeurt door middel van ‘series elastic actuation’. Deze uitvinding van het MIT is bijzonder geschikt voor het leveren van een goede krachtregeling. De gelijkstroommotor met tandwielkast (Maxon) drijft een katrol aan, vanwaar twee kabels naar het gewricht lopen (om twee kanten op te kunnen aandrijven). In de kabels zijn voorgespannen veren gemonteerd, dit is de seriele elasticiteit. De hoek van de motor komt dus niet overeen met de hoek van het gewricht, want de veren kunnen meer of minder uitrekken. Het hoekverschil wordt gemeten met sensoren in de motor en in het gewricht, en via de veerstijfheid kan zo het koppel worden berekend. Met de juiste terugkoppeling levert dit een mooie krachtregeling. De werking daarvan is het best te zien als hij naar nul regelt. De robot hangt in zijn standaard, iemand tilt zijn been naar voren, en als hij loslaat, slingert het been heen en weer alsof het een menselijk (slap) been is. Je merkt niets van de tandwielkast die bij de Japanse concurrent voor zeer veel wrijving en demping zorgt. De grote voordelen van series elastic actuation zijn de soepele, natuurlijke beweging, de bescherming van de tandwielkast tegen schokken (elke stap weer), en de nauwkeurig bekende koppels op de scharnieren. Het lijkt een nadeel dat de positienauwkeurigheid wat minder is, maar hoe belangrijk is het om tijdens het lopen je been op de millimeter nauwkeurig te bewegen? Een werkelijk nadeel is dat het wel iets lastiger is om een goede

Foto: David Joosten

regeling te ontwerpen voor series elastic actuation, maar daar draait een team van drie technische universiteiten zijn hand niet voor om! merk ‘virtual cog’. Het herkennen van de bal gaat via kleurensegmenta-

Strategieën

tie links en rechts apart, de plaats waar de bal de vloer raakt wordt be-

Om snel, stabiel en efficiënt te kunnen lopen, zijn er verschillende re-

paald (oranje-groen overgang) en er wordt een Region of Interest (ROI) ter

gelstrategieen. De Technische Universiteit Delft staat bekend om ‘limit

grootte van de bal bepaald. Als de grootte van de bal bij de robot bekend

cycle walking’, waarbij de loopbeweging zoveel mogelijk als een serie

en gecalibreerd is, én aangenomen is dat de bal op de vloer ligt, dan is de

voorwaartse vallen wordt gezien. Dit ziet er erg natuurlijk uit, kan ex-

grootte een maat voor de afstand van de bal. Maar ook kan, na calibratie

treem zuinig zijn, en biedt veel perspectief voor effectief voetballende

van het stereosysteem, de afstand naar de bal gevonden worden door het

robots. Maar ieder voordeel heeft een nadeel, en dat is hier ook het geval.

raakpunt van de bal met de vloer in linker- en rechterbeeld met elkaar te

Het is moeilijk om de voorwaartse valbeweging goed gecontroleerd te

vergelijken. Vervolgens kan door triangulatie de diepte worden bepaald.

laten verlopen. Daarom onderzoekt de Technische Universiteit Eindhoven

Alle bewerkingen op pixelniveau vinden voor zowel de linker- en rechter-

in hoeverre de Japanse aanpak van nut is; hier wordt juist de beweging

camera plaats in de ARM processoren. Positie, grootte en label (zoals bal,

volledig op positie gecontroleerd. Het optimum ligt natuurlijk in het mid-

doel of lijn) van een gevonden ROI worden vervolgens via een USB-lijn

den: voor snel lopen de Delftse aanpak, voor stilstaan, starten, en keren

naar de centrale robotprocessor gevoerd. Hier wordt de positie van de

de Eindhovense. Het is erg belangrijk om deze mix goed van te voren uit

voorwerpen in de 3D-ruimte bepaald door triangulatie, en wordt even-

te kunnen proberen zonder steeds de robot ermee te belasten. Daarom

eens de assentransformatie van de nek van de robot weggerekend. De

werkt de Universiteit Twente aan een nauwkeurige simulatie in 20sim.

nek heeft twee assen in voorwaartse richting, zodat de robot op zijn voe-

Het huidige visionsysteem voor de humanoïde robot is een feature-based

ten kan kijken en één as zijwaarts, zodat hij links en rechts kan kijken.

stereo visionsysteem en bestaat uit twee kleine VGA camera’s en een

Vóór het jaar 2010 wordt de robot uitgerust met beweegbare oogjes, zodat

formfactor GMS camera. De camera’s zijn op een vaste afstand van elkaar

ook salliantiedetectie gebruikt kan worden. De ogen (en het hoofd volgt

gemonteerd op het hoofd van de robot. Ze zijn gebaseerd op kleine 600

als slaaf) richten zich dan alleen op interessante objecten in het beeld.

MHz ARM processorbordjes ter grootte van een luciferdoosje elk, van het

Waarvan de bal er één is: de bal is oranje, fel gekleurd en beweegt.

RoboCup 019

RAB zet in op kennis voor eindgebruikers en jeugd De Robotics Association Benelux (RAB) heeft als doel het delen en uitdragen van kennis. In de praktijk blijken er namelijk veel vooroordelen te zijn ten aanzien van industriële robots. Deze vooroordelen worden mede gevoed door het gebrek aan kennis van de eindgebruikers. De RAB heeft daarom de RAB Onderwijscommissie in het leven geroepen. Momenteel wordt er in nauwe samenwerking met instanties zoals het Nederlands Instituut voor Lastechniek (NIL) en Stodt hard gewerkt aan het in kaart brengen van de opleidingsbehoefte van eindgebruikers. Deze behoefte gaat verder dan alleen lasopleidingen (waar NIL en Stodt in zijn gespecialiseerd). Robots worden namelijk ook ingezet voor processen als handling. Naast de opleidingen voor de huidige eindgebruikers, is het ook goed om de focus te leggen op de toekomst: de jeugd interesseren voor robotica. De RAB heeft als sectie van de Federatie Productie Technologie (FPT) zitting in de FPT Onderwijscommissie. Laatstgenoemde commissie wordt vertegenwoordigd door verschillende industriële branches binnen de FPT. Hierdoor is een krachtige organisatie ontstaan die met succes Regionale Opleidingscentra (ROC’s) heeft benaderd voor de ontwikkeling van het innovatieve Stagecaroussel concept. Dit houdt in dat een ROC leerling bij aangesloten FPT lidbedrijven een stagemodule uitkiest en binnen meerdere bedrijven desbetreffende stagemodule doorloopt, of verschillende stagemodules binnen verschillende bedrijven. De stagemodule Roboticaspecialist bevat de thema’s ontwerpen, programmeren en engineering. Door de actieve houding van de RAB ten aanzien van het mee ontwikkelen van passend onderwijs behoren

www.robotics-benelux.info

vooroordelen als ‘robots zijn te ingewikkeld’ binnenkort definitief tot de verleden tijd.

RAB en GMV rekenen af met vooroordelen Op woensdag 4 maart 2009 hebben de leden van de branchevereniging Robotics Association Benelux (RAB) een unieke ontmoeting gehad met de leden van de branchevereniging Groep Fabrieken van Machines voor de Voedings- en Genotmiddelenindustrie (GMV). Op de locatie van de voorzitter van de RAB, Fred Bokhorst, heeft er onder leiding van de dagvoorzitter Jack Kwakman (hoofdredacteur van Pakblad) een forumdiscussie plaatsgevonden tussen beide brancheverenigingen. Aan de hand van een aantal stellingen - waarin onderwerpen als de behoefte aan robotopleidingen en de hygiëne van de robots aan bod kwamen - barstte de discussie los. Het bleek zo te zijn dat er nog veel vooroordelen zijn ten aanzien van het gebruik van robots. Ze zouden ingewikkeld, onhygiënisch en duur zijn. De forumdiscussie bleek een ideale manier om de vooroordelen om te zetten in kansen voor beide industrieën. Minstens zo nuttig - als ook gezellig- was de netwerkborrel waarmee de middag werd afgesloten: de robots zijn er klaar voor om de voedingsmiddelenindustrie te veroveren! Het volledige artikel is te lezen op www.pakblad.nl.

020 Branche Bulletin

Branche Bulletin

EMVA gaat naar China De Chinese Mechanical Engineering Society (CMES) en de EMVA hebben in

EUROP, EURON & EC dichten het gat

het kader van de MV China handelsexpositie in Shanghai op 24 maart een contract getekend. Dit contract geldt voor het oprichten en uitbreiden van

EUROP, EURON en de Europese Commissie gaan samenwerken aan een

de toekomstige samenwerking.

versterking van de Europese robotica-industrie. De drie grote spelers op

De focus van de samenwerking zal liggen op brancheactiviteiten en omvat

het gebied van robotica (EUROP vertegenwoordigt de industrie, EURON

public relations, reguliere uitwisseling van informatie, onderlinge onder-

de academische wereld, en de Europese Commissie) zijn voor het eerst

steuning in het organiseren van conferenties, standaardisatie, maar ook

bijeen gekomen en vormen een gemeenschappelijk front om Europese

het maken van marktanalyses en statistieken. Het contract benadrukt

robotica te promoten.

vooral het economische belang van de Chinese markt voor de machine

De gevormde alliantie was een enorme overwinning voor alle drie par-

vision industrie. Machine vision is nu een belangrijke technologie voor

tijen, die denken gezamenlijk veel invloed uit te kunnen oefenen. De

de Chinese productiesector. Dit blijkt ook uit het feit dat de CMES onlangs

bijeenkomst was de eerste van vele overleggen die nog zullen volgen.

een machine vision groep heeft opgericht. Tijdens het ondertekenen van

De ‘Robotics in Europe’ sessie werd gehouden tijdens het ‘International

het contract voegde Gabriele Jansen, directeur van de EMVA, toe: “De Chi-

Symposium on Robotics’ op 10 maart jongstleden in Barcelona. Hier kwam

nese markt voor machine vision producten en apparatuur wordt steeds

duidelijk naar voren wat de belangrijkste punten zijn voor de robotica-

belangrijker voor veel EMVA-leden. Ik ben zeer tevreden dat we in CMES

industrie, academia, en de Europese Commissie: een nauwere samenwer-

een samenwerkingspartner hebben gevonden, die zowel machine vision

king tussen de industrie en de academische wereld moet de hoeksteen

bedrijven, onderzoeksinstituten, als de eindgebruikers van de technologie

vormen voor het verder verbeteren van de Europese robotica-industrie. De

representeert. Dit zal leiden tot een verbetering van de kwaliteit van onze

EUROP bestuursvoorzitter stelde dat er in Europa veel onderzoek van een

informatieuitwisseling en onderlinge ondersteuning, wat weer aanzien-

hoog niveau plaatsvindt op alle gebieden die met robotica te maken heb-

lijke voordelen oplevert voor de leden van beide organisaties.” De EMVA

ben. Vanuit een industrieel standpunt gezien, bestaat er een groot gat tus-

zal assisteren in de oprichting van een jaarlijks machine vision onderzoek

sen de industriële behoeften en het academische aanbod. Onderwerpen

voor China, met als doel de universele harmonisatie van machine vision

van onderzoek zijn soms teveel gericht op toekomstige behoeften. Alle

statistieken. Daarnaast nam de EMVA deel aan de MV China expositie. Deze

sprekers van de drie verschillende partijen benadrukte hun bereidheid

beurs is een evenement, waar men een compleet overzicht van machi-

om samen te werken en om het gat tussen industrie en de academische

ne vision en identificatietechnologieën voorgeschoteld krijgt. Tijdens MV

wereld te dichten. De ‘Robotics in Europe’ sessie toonde aan dat de drie

China 2009 organiseerde de EMVA ook voor de eerste keer een geslaagde

organisaties hetzelfde doel voor ogen hebben, namelijk het versterken

industriedelegatie. Deze delegatie, bestaande uit zeventien deelnemers

van de Europese robotica-industrie”. De Europese Commissie speelt een

uit verschillende industrieën (montagetechnologie, houtbewerkende ma-

belangrijke rol in dit proces en is op zoek naar een gestructureerde dialoog

chines, glasindustrie, voertuigenindustrie), heeft hier contacten gelegd

tussen de hoofdspelers in de industrie en academici. De Commissie wil

met potentiële visiongebruikers.

academisch onderzoek naar industriële robotische platforms in de nabije toekomst substantiële ondersteunen. Door een nauwere samenwerking tussen de academisch wereld en de industrie kan de efficiëntie in robotica-onderzoek en de verdere ontwikkeling van robotica worden verbeterd. De algemene visie over Europese robotica is ontwikkeld en zal op 7 juli 2009 in Brussels worden gepubliceerd. Het proces eindigt echter niet met deze publicatie. Alle roboticapartijen, waaronder de robotica-industrie, de robotica-onderzoekers en particuliere en publieke investeerders in onderzoek, zouden deze visie in acht moeten nemen. De overdracht van kennis tussen de partijen moet daarbij gemaximaliseerd worden. Ook moet het profiel van Europese robotica worden versterkt. De Europese robotica heeft namelijk een goede positie, waar het best trots op mag zijn.

Branche Bulletin 021

PLC + PC + Schakelingen op maat =

NI PACs

Programmeerbare FPGA voor geavanceerde, high-speed regelingen 256 analoge 30 kHz PID kanalen, 10 MHz digitale besturing

Connectiviteit

Robuust platform

Met geïntegreerde Ethernet poorten, Modbus TCP en veldbussen

Gecertificeerd voor 50 g schokbestendigheid en een bedrijfstemparatuur van -40 tot 70 °C

High-performance, real-time processor

Modulaire industriële I/O

Geschikt voor veeleisende analyses en signaalverwerkingsalgoritmes

Metingen (tot max. 24 bits nauwkeurigheid) van temperatuur, rek, geluid en trillingen

NI PAC PLATFORM

NI LabVIEW NI CompactRIO NI Compact FieldPoint NI Smart Camera’s HMI Touch Panel

>>

De combinatie van voordelen van PLC’s, PC’s en custom hardware De programmable automation controllers (PAC’s) van National Instruments, geprogrammeerd met NI LabVIEW, combineren de betrouwbaarheid en robuustheid van PLC’s, de PC rekenkracht en flexibiliteit van op maat gemaakte schakelingen. Met NI PAC's kunt u industriële systemen sneller en goedkoper ontwerpen, prototypen en implementeren. En met de open LabVIEW programmeeromgeving kunt u NI PAC’s integreren met andere industriële apparaten.

Bekijk de inleidende PAC webcast op ni.com/pac Registreer nu voor NIDays 2009 op ni.com/netherlands/nidays

National Instruments Netherlands BV Pompmolenlaan 10 Postbus 124 3440 AC Woerden Tel +31 348 433 466 Fax +31 348 430 673 Chamber of Commerce # 301 168 13 Utrecht �

022 �

�

�

�

�

�

©2009 National Instruments. Alle rechten voorbehouden. CompactRIO, FieldPoint, LabVIEW, National Instruments, NI en ni.com zijn handelsmerken van National Instruments. Andere vermelde producten en firmanamen zijn handelsmerken of handelsnamen van hun respectievelijke bedrijven. 2009-10841-161-115-I

0348 433 466

Liam van Koert

Alleen de robots zijn standaard

Systeemintegrator kleurt de kaasbranche geel Wie in Nederland voor het kaasschap staat en een mooie Goudse punt uit de koeling haalt, staat er waarschijnlijk niet bij stil dat de kans groot is dat dezelfde kaaspunt ooit in de goede handen van een door Dero ontworpen en geïnstalleerd robotsysteem is geweest. De robotintegrator uit Nieuw-Vennep legt uit wat er allemaal bij kaas­handeling komt kijken en waarom er gekozen is voor het standaardiseren op Fanuc-robots.

Interview 023

Maro Dedel, directeur van Dero BV uit Nieuw-Vennep, zit al 22 jaar in het

opgebouwd, hier de meeste opdrachten uit voortvloeien. In ons geval

vak en heeft sinds dertien jaar zijn eigen bedrijf. “In de loop der jaren zien

gaat het om applicaties met kaas, brood en ‘pick & place’ toepassingen.

we duidelijk dat het aantal toepassingen voor robots groter is geworden”,

Wanneer je je realiseert dat er per dag honderden vrachtwagens met

begint hij zijn verhaal. “Waar de robot vroeger puur voor simpele han-

elk dertig ton kaas op de Nederlandse wegen rijden en kaas in de top

delingtoepassingen was, kun je het tegenwoordig eigenlijk zo gek niet

tien van Nederlandse exportproducten staat, dan snap je dat er genoeg

bedenken of het kan met een robot worden gedaan. Dit is met name te

werk aan de winkel is. En om succesvol te zijn als robotintegrator in de

danken aan de grotere snelheid waarmee robots tegenwoordig kunnen

kaasbranche, zijn proces- en productkennis een must. Niet alleen bestaan

werken, het steeds intelligenter worden van de robot en de payloads (be-

er allerlei hygiënische eisen vanuit de General Food Law en de HACCP,

lastingen) die vandaag de dag mogelijk zijn. Kon je twintig jaar geleden

ook heeft elk product zijn eigenschappen die invloed hebben op het au-

tot maximaal 120 kilogram met een robot tillen, dit jaar introduceerde

tomatiseringsproces. Zo is er al een groot verschil tussen de handeling van een oude of jonge kaas. Jonge kaas is bijvoorbeeld kwetsbaarder

Alleen met een ‘open vizier’ kun je het maximale uit je robotoplossing halen

en plakkeriger, waardoor extra voorzichtigheid geboden is. Het net een stukje extra uit de robot halen door op dit soort zaken te anticiperen, dat is waar we goed in zijn.”

Open vizier Fanuc een robot die met 1200 kilogram uit de voeten kan. Ook kunnen

“We hebben wel gestandaardiseerde oplossingen, maar beginnen elk

‘pick & place’ robots vandaag de dag de productiesnelheden veel gemak-

project met een blanco vel”, begint Dedel zijn schijnbaar paradoxale uit-

kelijker bijbenen. Daarmee wordt ook de terugverdientijd een stuk korter:

leg van zijn projectaanpak. “Alleen met een ‘open vizier’ kun je het maxi-

je kan één mens door één, in plaats van meerdere robots vervangen.”

male uit je robotoplossing halen en van toegevoegde waarde voor jouw

Wordt er in ploegendiensten gewerkt, dan zijn er zelfs terugverdientijden

klanten zijn. De truc is natuurlijk wel om de geïnvesteerde tijd en energie

te realiseren die korter zijn dan één jaar.

binnen de perken en de risico’s beheersbaar te houden.“ Als voorbeeld van een maximale robotinzet noemt Dedel een palletiseeroplossing.

Specialisme

“Wat je meestal ziet, is dat een robot de producten netjes op de pallet zet

Hoewel midden tussen de in volle bloei staande bollenvelden gevestigd,

en daarmee is zijn taak volbracht. Maar ga je een stapje verder, dan laat

doet Dero BV (nog) niets in de bloemen. “We zijn in de voedselverwer-

je dezelfde robot ook de pallets pakken en de tussenlegvellen tussen de

kende industrie begonnen en hier hebben we hele specifieke kennis op-

verschillende lagen leggen. Met de robot ben je flexibel, dus waarom zou

gedaan. Het is een logisch gevolg dat je jezelf vervolgens verder specia-

je dat niet benutten? Geen palletdispenser en geen complexe machines

liseert en dat wanneer je in een marktsegment eenmaal een naam hebt

voor overige taken. Als bijkomend voordeel ben je tevens beter gewapend tegen mogelijke veranderingen in de toekomst. Moet de palletiseerlijn namelijk worden aangepast, dan is het in principe een kwestie van het wijzigen van de grijper en het aanpassen van de software, terwijl in het geval van een palletiseermachine meestal de gehele hardware moet worden aangepast. Daarnaast behoeven robots minder onderhoud en nemen minder ruimte in beslag.” Toch heeft Dero ook wel enkele standaard oplossingen ontwikkeld. “Enkele jaren geleden hebben we de compactlijn op de markt gebracht”, legt Dedel uit. “Met dit systeem voor kaasbehandeling, waarbij de robot uiteraard centraal staat, kan de klant onder andere plastificeren, plankenwassen, inslaan, uitslaan, etiketteren, banderolleren, omboxen, palletiseren en kratbeladen. Allemaal standaard functies waar de pakhuizen en expedities goed mee uit de voeten kunnen. Toch kunnen we ook hier niet van een honderd procent standaard spreken. De kaasboxen in pakhuizen zijn nagenoeg nooit hetzelfde. Dit is historisch zo gegroeid.”

Servotechniek De grootste standaard bij Dero is de gele kleur van de robots. Al sinds de oprichting van zijn bedrijf heeft Dedel, in tegenstelling tot de meeste integratoren, er voor gekozen alleen Fanuc-robots toe te passen. Hij stond aan de wieg van de eerste Fanuc-robots in Nederland. “We vinden het belangrijk om de knowhow van de robot in eigen huis te hebben. En wil je van de hoed en de rand weten, dan is standaardiseren op één leverancier de enige manier. Niet alleen is de productportfolio van alle robotbouwers gezamenlijk te duizelingwekkend, ook heb je met jaarlijkse besturingsupgrades te maken door een voortschrijdende technologie”,

024 Interview

PIONEERS IN IMAGE ACQUISITION

The Image you want, the Way you want ! A new experience in selecting cameras for OEMs worldwide...

C

M

legt Dedel uit. Op de vraag waarom Fanuc hierbij uitverkoren is, geeft

hij als antwoord: ”Op de eerste plaats is het programma dat Fanuc biedtY zeer divers. Voor elke applicatie die we ontwerpen hebben ze wel eenCM geschikte robot. Daarnaast is er het kwaliteitsaspect. Ook voor Fanuc isMY robotica core business. Dit stamt uit de tijd waarin de servomotor in op-CY komst was. Het bedrijf heeft een belangrijke rol gespeeld in de ontwikke-

CMY

ling ervan en de servomotor, inclusief besturing, speelt nu eenmaal een

K

cruciale rol in het goed functioneren van een robot. Het is de servotech-

niek die bepaalt hoe vloeiend het geheel beweegt. Twintig jaar geleden zag je dit duidelijk terug. Legde de robot een baan met te hoge snelheid af, dan ging deze letterlijk zwabberen. En hoewel dit bij de meeste robots echt wel is verbeterd, is baannauwkeurigheid nog steeds één van de sterke punten van Fanuc. Des te sneller je kan bewegen zonder verlies van de baannauwkeurigheid, des te hoger je uiteindelijke cyclustijd.”

Karel Een ander voordeel waarvan Dedel gecharmeerd is, draagt de naam van ç de Tsjechische auteur Karel apek, aan wie de vinding van het woord robot wordt toegeschreven. “Karel is een door Fanuc en General Motors ontwikkelde hogere programmeertaal. Het lijkt een beetje op Pascal en maakt het onder andere mogelijk om ook randapparatuur vanuit de ro-

The PicSight® camera line is the right choice for demanding applications! It offers advanced flexibility with 28 different sensors, sophisticated features and is available as Camera Link, USB, GigE Vision and Smart-GigE model.

botbesturing te programmeren. Zo kan je vanuit hetzelfde programma ook de transportband voor de toevoer van producten programmeren. Maar we hebben ook wel eens de temperatuurregeling voor het paraffineren vanuit de robotbesturing geprogrammeerd. Wil je dit met meerdere robotmerken met elk hun eigen interface voor elkaar krijgen, dan is dat zo goed als onmogelijk. Al met al komt het er op neer dat wij het onderste uit de kan willen halen voor onze klant. En dit kan alleen als we ons écht verdiepen in de producten van de klant, in de processen van de klant en in onze eigen robots die we inzetten om het allemaal voor elkaar te krijgen.”

T: ++ 31 (0)575 - 495 159 mailto: [email protected]

www.irisvision.eu 025

Grafisch programmeren op meerdere niveau’s Naast de hond hebben reddingswerkers er een bondgenoot bij: de reddingsspin. Het ontwikkelen van deze levensreddende robot bleek een hele uitdaging. Hij moest niet alleen een hoge mate van vrijheid hebben, maar ook over een goede mobiliteit in zware omstandigheden beschikken, om bij kritieke reddingsoperaties ondersteuning te kunnen bieden. Een oplossing werd gevonden in de vorm van een spin. Met behulp van LabVIEW Embedded en een krachtige Blackfin processor stond de zesledige robot snel op zijn poten.

Robotspin redt levens

Pom Yuan Lam - Nanyang Polytechnic, Marco Schmid - Schmid Engineering, Anders Frederiksen - Analog Devices

Een grote aardbeving heeft onlangs aan honderden Italianen het leven

bieden tijdens reddingsoperaties. Het resulteerde in een kleine, mobiele

gekost. Reddingswerkers zijndagenlang bezig geweest om eventuele

en intelligente robot die obstakels kan ontwijken en in de zoektocht naar

slachtoffers die in het puin gevangen zaten alsnog te bevrijden. Meestal

vastzittende slachtoffers toegang heeft tot moeilijk te bereiken locaties.

worden er bij dit soort rampen honden ingezet. Maar nu is er een in-

Het vervangen van mensen in gevaarlijke missies, zoals het vegen en

sect dat nog effectiever naar overlevenden speurt: de robotspin. Nayang

neutraliseren van mijnenvelden, is een ander potentieel toepassingsge-

Polytechnic, Schmid Engineering, Analog Devices en National Instruments

bied voor de robotspin.

werkten samen om dit mooie staaltje mechatronica leven in te blazen.

Het team heeft een zeer mobiel loopprogramma ontworpen dat bestaat uit zes zelfstandige poten, die de robot in alle richtingen kan bewegen.

Gebouwd voor zware missies

Dit kan zelfs op terreinen waar dit voor robots normaliter te gevaarlijk of

Het voornaamste doel van levensreddende apparatuur is om tijdens red-

simpelweg onmogelijk zou zijn. Hierbij zijn de abstracte bewegingspatro-

dingsoperaties zo snel mogelijk zoveel mogelijk slachtoffers te helpen

nen, die middels lopen en roteren worden gerealiseerd, als voorbeelden

in de nasleep van rampen. Met dit doel voor ogen begon men met de

van zespotige insecten overgenomen. Met drie bewegende poten en drie

ontwikkeling van een zespotige robotspin, om ondersteuning te kunnen

opgetilde poten kan de robot de gewenste loopsnelheid bereiken en tevens voldoende in balans blijven op ruw terrein. Tijdens het kruipen kan de robot zich door krappe spelonken en nauwe spleten heen wurmen. Op een lager abstractieniveau zijn de bewegingen van één enkele poot geometrisch gezien eenvoudig, zoals een rechthoekige of ronde baan in een 3D-ruimte.

Multifunctionele mechatronica De mechanica van de poten en de besturing van de bewegingen zijn enkele van de voornaamste kenmerken van de robotspin. Een totaal van 24 smart DC borstelmotoren besturen de poten en functioneren als integrale gewrichten van de loopmechanica. Dit leidt tot een stevige maar lichte gewichtsconstructie, die het energieverbruik vermindert en de dynamische eigenschappen verbetert. Naast de poten beschikt de spin ook over typisch autonome robotische subsystemen, zoals machine

026 Ontwerp

vision, het meten van afstanden en draadloze communicatie. De zelf-

geëxporteerd als virtuele realiteitsbestanden. Ze worden geïmporteerd

standige elektronica, twee 7,2 V lithium polymeer batterijen, evenals de

in de LabVIEW besturing. Bewegingen worden vervolgens bijgesteld

batterijmeters zijn in het lichaam van de rigide robot ingebouwd. Missie-

door de virtuele en de daadwerkelijke bewegingen te vergelijken. Ten

parameters, I/O instellingen en nieuwe bewegingen kunnen draadloos of

slotte zijn er continue baanberekeningen tijdens de beweging van de

middels verplaatsbare media worden overgedragen.

robot door het inverse kinematica algoritme. Alle berekeningen worden parallel voor de gewrichtshoeken van alle zes poten gedaan, wat resul-

24 vrijheidsgraden

teert in 24 continu berekende setpoints voor alle motoren. Deze setpoints

De detailbewegingen van de spin vertrouwen op complexe wiskundige

worden via een serieel RS485 netwerk naar elke motor overgedragen,

modellen, die berekend worden tijdens de uitvoering van de program-

en worden door gedecentraliseerde PD controllers omgezet in fysische

matuur. Door de geavanceerde rekenmogelijkheden die de Analog De-

acties. Positie, feedback en temperatuurlezingen van alle 24 actuatoren

vices Blackfin Processor biedt en de deterministische realtime diensten

worden over hetzelfde netwerk verkregen.

van Schmid Engineering, zien de bewegingen er dynamisch en soepel uit. Op hoger abstractieniveau draaien softwareroutines, die ontwikkeld

Smart vision en afstandsmeting

zijn met de NI LabVIEW Embedded Module voor ADI Blackfin Processoren,

Naast de slimme bewegingen en bewegingsvrijheid beschikt de robotspin

continu een invers kinematica algoritme. Dit algoritme, met trigonome-

over een intelligente camera en een afstandsmeting sensor in zijn ‘oog’.

trische functies en matrix operaties, vindt geschikte gewrichtshoeken D1

Objecten en substanties worden door krachtige beeldverwerkingsalgorit-

en D2, om elke poot precies langs de gewenste baan in 3D te bewegen.

mes gelokaliseerd en getraceerd. Het ‘oog’ kan ook worden geprogram-

Afhankelijk van het gewenste bewegingspatroon bewegen de baanvec-

meerd om enige kleur binnen zijn bereik te identificeren. Toekomstige

toren langs berekende lijnen, rechthoeken of cirkels. De banen kunnen op

versies zullen een verbeterde beeldverwerking leveren, evenals het

drie manieren worden geprogrammeerd. Ten eerste is er de Teach-in en

matchen van patronen en randdetectie. Dit tilt het computervermogen

playbackfunctie (afspelen) voor het ontwerpen en oefenen van nieuwe

en de hoge snelheid beeldacquisitie van de Blackfin Processor’ naar een

of speciale patronen. Vervolgens is er 3D CAD software, die visuele con-

volgend niveau.

troles van de gesimuleerde banen mogelijk maken. De modellen worden

Ontwerp 027

Draadloze communicatie met Bluetooth

delijk voor lage niveau beeldverwerking en het meten van afstanden.

Om met de robot te communiceren, is er voor enkele functies een per-

De bewegingstaak beheert de hoge niveau bewegingspatronen en lage

manente Bluetooth communicatie-interface. Deze functies omvatten bij-

niveau ledenmaatbesturing en bewaakt de positie en de toestand van

voorbeeld de debug kanalen voor ZMobile’s Fast Debug Mode gedurende

de motor. De huishoudelijke taak zorgt voor een correcte foutafhande-

het ontwikkelen, testen en het aflezen van kritieke parameters, zoals de

ling. Gebeurtenissen en fouten worden opgespoord en gelogd naar ver-

motor status en het niveau van de batterij voor systeem diagnostiek. Ver-

plaatsbare media met tijdsstempels om later teruggevonden te kunnen

der is er de functie van het online verkrijgen van essentiële algoritmeva-

worden. De ZMobile-module functioneert als waakhond. Het herstart

riabelen voor het afstellen. En tot slot is er de functie voor het downloa-

en sluit af met een geprogrammeerde wake-up en levert efficiënte mid-

den van nieuwe missiegegevens voorafgaande aan een operatie. Tijdens

delen om helemaal opnieuw te beginnen wanneer de autocorrigerende

de ontwikkeling werden er twee robotspinnen via een draadloos com-

foutafhandeling niet succesvol was. De verschillende taken draaien pa-

municatiekanaal aan elkaar gekoppeld om hun bewegingen te synchro-

rallel in een samenwerkende multitask omgeving. Contextverwisseling

niseren. Dit was het prototype voor een serieuzer scenario, waarin enkele

in de milliseconde range en realtime determinisme van microseconden

robotspinnen een taak kregen die ze in teamverband moesten afronden.

op het laagste niveau garanderen soepele en probleemloze bewegingen. Tot slot eist het zware parallellisme dat elk softwarecomponent volledig

Low-Power Embedded ZMobile Hardware

onafhankelijk van elkaar uitgevoerd kan worden en dat de stuurprogram-

Het elektronische hart van de spin is de Zmobile, een elektronicamodule

ma’s voor de hardware dit ook volledig ondersteunen.

die op een ultralaag vermogen werkt en gebruik maakt van zowel analoge als digitale signalen. De ZMobile-module, welke geleverd is door het

Conclusie

Zwitserse Schmid Engineering, integreert sensoren, actuatoren, vision,

Het bouwen van een krachtige en superieure robot is geslaagd. De ont-

batterijen en draadloze communicatie in één enkel platform. Er waren

wikkelingstijd werd aanzienlijk verminderd, door gebruik te maken van

drie redenen waarom Nanyang Polytechnic in Singapore voor het ZMobile-

de grafische programmeringsomgeving die de LabVIEW Embedded Mo-

platform koos. Op de eerste plaats is de ZMobile-module compatibel met

dule voor Blackfin Processoren biedt. Ook de hoge processorprestatie

LabVIEW. Door de spin in LabVIEW te programmeren, konden de robotont-

van de Blackfin Processor heeft hier aan zijn steentje bijgedragen. Het

werpers zich concentreren op de voornaamste functies van het project. De

slimme, grafische Fast Debug Mode van Schmid Engineering heeft zeker

hoge productiviteit van het grafisch programmeren stelden de systeem

geholpen tijdens de engineering van de algoritmes, en reduceerde de

engineers in staat om gedurende de ontwikkelingstijd meer functiona-

ontwikkelingstijd met factor vijf. De ZMobile-module is een goed product

liteit toe te voegen dan aanvankelijk werd gespecificeerd. Ten tweede

voor gebruikersvriendelijke embedded systeem engineering, niet alleen

was het dynamische power management van de ZMobile-module een

voor robotontwerpers, maar voor iedereen die een mechatronicasysteem

belangrijke eigenschap voor de zelfstandig opererende robot, aangezien

bouwt. Vorderingen in vision, een slimmer energiemanagement en ener-

de gebruikstijd zo aanzienlijk verlengd kon worden. Hetzelfde gold voor

gieoogstend programma, sensorfusie, vage logica en het verzamelen van

het energieverbruik van de ZMobile-module, wat in de milliwatt range

GPS-gegevens zijn veelbelovende componenten die aan het algemene

ligt. Het lage verbruik betekent dat het grootste deel van de resterende

mechatronicaplatform worden toegevoegd. Verder zijn er plannen om

energie in de on-board batterijen door de motoren kan worden gebruikt.

het modulaire hardware- en softwaresysteem in toekomstige zelfstan-

Ten derde biedt een schaalbaar I/O systeem ruimte om in de toekomst

dige robots te hergebruiken.

meer sensoren en actuatoren te integreren. Neem voor meer informatie over deze studie

Realtime grafische embedded software

contact op met Pom Yuan Lam van Nanyang Polytechnic

De applicatiesoftware voor de robotspin werd geprogrammeerd middels

te Singapore via [email protected].

de LabVIEW Embedded Module voor Blackfin Processoren en werd door de ZBrain BSP voor NI LabVIEW van Schmid Engineering uitgebreid. Dit leidde tot het ideale embedded softwareplatform voor abstract grafisch programmeren, grafisch debuggen, grafisch multitasken, evenals voor deterministisch realtime gedrag. Objectgeoriënteerde ontwerppatronen hebben bijgedragen aan het op een grafische manier behapbaar maken van de complexiteit. De belangrijkste objecten, zoals motoren of sensoren, werden beschreven door functionele, universele variabelen die klassen in LabVIEW vertegenwoordigen. De softwarearchitectuur is opgedeeld in meerdere taken. Tot deze taken behoort bijvoorbeeld het overkoepelende programma, dat met behulp van toestandsdiagrammen alle taken plant en dat in verbinding staat met andere onderliggende softwareroutines. Een andere taak is de communicatietaak, die een draadloze dataverbinding met de buitenwereld onderhoudt. De visiontaak is verantwoor-

028 Ontwerp

029

Safora S.S. Macdonald – Standardization Consultant Adviespunt Machinebouw NEN-Industrie

Documentatie-eisen van de nieuwe Machinerichtlijn

Zin of onzin van documentatie? De Nieuwe Aanpak richtlijnen stellen niet alleen uitgebreide eisen aan de documentatie van instructies voor een veilig gebruik, de gebruiksaanwijzing, maar ook aan het documenteren van de juiste keuzes van veilig ontwerp. De benaming technisch constructiedossier (TCD) kan ondernemers op het verkeerde been zetten. In dit artikel een nadere beschouwing van de documentatie die in het kader van de Machinerichtlijn wordt vereist. In feite is er niet zozeer sprake van een dossier dat de constructie van

tot het opleggen van sancties. Sommige richtlijnen maken onderscheid

een product beschrijft, maar veeleer van een dossier dat gegevens aan-

tussen producten met een normaal gebruiksrisico en producten met een

draagt waarmee de fabrikant kan bewijzen dat zijn product veilig is. Een

groot gebruiksrisico. Hoewel de technische eisen voor ieder product gelijk

betere keuze zou dan ook de benaming ‘technisch veiligheidsdossier’ zijn

zijn, wordt de veiligheid van producten met zo’n extra groot risico niet

geweest. Het dossier is een verzameling van verklaringen, berekeningen,

uitsluitend aan de fabrikant overgelaten. Deze producten moeten één of

testen en tekeningen waarmee aangetoond kan worden dat het product

andere vorm van externe toetsing door een hiertoe speciaal aangewezen

volgens de wettelijke eisen is vervaardigd. Hoe kun je als fabrikant bewij-

keuringsinstantie ondergaan. Zo’n instantie wil, om de keuring goed uit te

zen dat je jouw product zorgvuldig en veilig hebt ontworpen? Hoe kun je

kunnen voeren, inzage hebben in de technische documentatie. De fabri-

hier als overheid controle op uitoefenen? En wat heeft een rechter nodig

kant is dan wel gedwongen het dossier vooraf gereed te hebben. Voordat

om een uitspraak te kunnen doen in zaken met betrekking tot productaan-

je een dergelijk product op de markt brengt, ben je verplicht om een kopie

sprakelijkheid? Het antwoord op al deze vragen: het Technisch Constructie-

ervan aan een aangemelde instantie te zenden.

dossier. Of de fabrikant er in slaagt een leesbaar en inzichtelijk document te produceren, zal de gebruiker van het product doorgaans een zorg zijn.

Productenaansprakelijkheid

Anders dan de gebruikershandleiding maakt het Technisch Constructie-

Het Technisch Constructiedossier hangt ten nauwste samen met de aan-

dossier geen deel uit van de levering van een product en heeft het geen

sprakelijkheid voor producten. Een gebrek in een product dat (letsel)

invloed op de gebruiksveiligheid ervan; het is een verantwoording van de

schade aan andere zaken dan het product zelf veroorzaakt, leidt in eerste

genomen stappen die leiden tot een aanvaardbare productveiligheid en

instantie tot wettelijke aanspraken van de schadelijdende op de fabrikant

geeft hierover uitsluitsel als een dispuut zou ontstaan. De fabrikant kan

van het product (risicoaansprakelijkheid). De fabrikant wordt echter in de

dan ook niet door de gebruiker aansprakelijk worden gesteld voor een

gelegenheid gesteld aan te tonen dat het (vermeende) gebrek niet tot de

slecht of zelfs ontbrekend dossier. De fabrikant schaadt hierdoor immers

schade heeft geleid. Deze omkering van de bewijslast is een versterking

slechts zijn eigen belang. Hij zal dan niet goed in staat zijn voldoende

van de positie van de consument.

bewijslast te vergaren dat een eventueel gebrek in zijn product niet heeft

Het dossier bevat de bewijslast die noodzakelijk is om aansprakelijkheid

geleid tot de geclaimde schade.

voor producten met betrekking tot letselschade (en bij privéconsumenten

De fabrikant hoeft het constructiedossier niet onmiddellijk samen te stel-

ook andere door het product toegebrachte schade) af te kunnen weren.

len. Als een bevoegde overheidsinstantie er met opgave van redenen om

Het dient ertoe om in geval van problemen (zoals een ongeval met het

vraagt, dan dien je alleen maar het gedeelte te overhandigen dat rele-

product) aan te tonen in hoeverre het gevaar in kwestie is voorzien bij

vant is voor de klacht. Je krijgt daar een bepaalde termijn voor. Echter het

ontwerp en constructie, welke maatregelen er getroffen zijn of welke door

niet binnen een redelijke termijn kunnen overleggen van (het relevante

de gebruiker zouden moeten worden getroffen. Ook kan het zijn dat de

deel van) het technisch dossier, op een moment dat dit ter inzage van

gebruiker het product heeft gewijzigd, waardoor er bepaalde gevaren zijn

de bevoegde autoriteiten (Zoals de Arbeidsinspectie, Inspectie W & V)

ontstaan of groter geworden zijn. Ook dan dient het Technisch Construc-

wordt verlangd, is een overtreding van een dwingend wettelijk voor-

tiedossier als bewijsmateriaal.

schrift. De bevoegde autoriteit kan in voorkomende gevallen besluiten

Op welke gronden kan een fabrikant zich met succes verdedigen tegen

030 Robotveiligheid

claims van productaansprakelijkheid? Hij moet dan bepaalde dingen kun-

for industrial environment – Safety requirements. Het betreft hier een ge-

nen bewijzen, zoals het feit dat hij het product niet in het verkeer heeft

harmoniseerde norm. Dat wil zeggen dat het toepassen van deze norm

gebracht, dat het gebrek niet bestond ten tijde dat het product in de han-

het ‘vermoeden van overeenstemming’ geeft met de eisen van de richt-

del werd gebracht en dat het product noch gefabriceerd, noch verspreid

lijn. Hoewel er voor industriële robots een specifieke norm is, hoeft dit

is als gevolg van zijn bedrijfsactiviteiten. Hij moet ook kunnen verklaren

niet te betekenen dat je daarnaast geen enkele andere norm nodig hebt.

dat het gebrek te wijten is aan dwingende overheidsvoorschriften, dat de

NEN-EN-ISO 10218-1 verwijst al naar ruim tien andere normen, en deze

stand van de technische ontwikkelingen ten tijde van het op de markt

normen zullen hier en daar weer naar andere normen verwijzen. Over

brengen van het product nog niet zo ver gevorderd was, en dat het gebrek

het algemeen heb je vijf tot dertig veiligheidsnormen nodig. Voorbeelden

onderkend had kunnen worden. Indien het gaat om onderdelen, dan heeft

van A- en B-type normen zijn: NEN-EN-ISO 12100 deel 1 en 2, NEN-EN-

de producent nog twee verweermiddelen: het gebrek in het onderdeel is

ISO 14121-1 (risicoanalyse) en NEN-EN-IEC 60204-1 (elektrische veiligheid).

te herleiden tot een fout in het ontwerp volgens welke het onderdeel ge-

Een overzicht van alle normen is gratis te downloaden via www.nen.nl

fabriceerd is, of het onderdeel is niet volgens de meegeleverde instructies

(zoek op ADV 9). In het volgende artikel wordt er nader ingegaan op de

gemonteerd.

NEN-EN-ISO 10218-1.

De gebruiksaanwijzing Naast het Technisch Constructiedossier is ook de gebruiksaanwijzing een belangrijk document bij het verweer tegen productaansprakelijkheid. De

Inhoud van een TCD

gebruiksaanwijzing is een integraal onderdeel van de machine. Zeer be-

Hoe moeten we ons zo’n Technisch Constructiedossier nou door-

langrijk is daarbij het bepalen van de grenzen van het product, en waar

gaans voorstellen? Vrijwel altijd worden de verplichte onderde-

de verantwoordelijkheid van de ontwerper of constructeur ophoudt en

len gevormd door:

die van de gebruiker begint. De constructeur dient de gebruiker duidelijke

- een overzichtstekening van het product;

aanwijzingen te geven, vooral wanneer er voorzien kan worden dat het

- tekeningen van de bedieningsprincipes (schakelingen);

product ook door niet-professionele gebruikers zal worden bediend. Is het

- gedetailleerde tekeningen en volledige tekeningen die infor-

product niet geschikt voor een bepaalde groep gebruikers, dan moet dat

matie geven over de veiligheid van het product;

dus niet alleen als ontwerpoverweging in het technisch dossier zijn opge-

- een lijst met de fundamentele eisen van de richtlijn;

nomen, maar ook in de gebruikersinstructies staan aangegeven.

- een opgave van de (geharmoniseerde) normen en/of technische specificaties die van toepassing zijn op het product, met

Overige documentatie Wat heb je verder nog meer nodig naast de normen? De Machinerichtlijn eist namelijk dat je allerlei documentatie op orde hebt voordat je CE op de robot mag zetten. Het betreft, zoals hierboven genoemd, een risicoanalyse. In Machinerichtlijn 2006/42/EG staat dat de fabrikant moet garanderen dat er een risicobeoordeling wordt gemaakt. Voor niet-voltooide machines geldt binnenkort ook een montagehandleiding. Uiteindelijk dient de ma-

vermelding van nummer of titel en datum van publicatie; - een beschrijving van de aangebrachte veiligheidsvoorzieningen; - ieder technisch verslag of certificaat van een bevoegde instantie of laboratorium; - een verslag van de eventueel door een toegepaste geharmoniseerde voorgeschreven proeven;

chine vergezeld te zijn van een EG-verklaring van overeenstemming (IIA)

- de bedieningsinstructies;

of, indien het een niet-voltooide machines betreft, een IIB-verklaring.

- in geval van serieproductie, de interne bepalingen die conformiteit met het gecertificeerde type garanderen.

Normen Het zal bekend zijn dat er in het kader van de Machinerichtlijn een groot

Aanvullend, om meer bewijslast beschikbaar te hebben om

aantal normen is ontwikkeld. Deze normen kunnen gezien worden als

schadeclaims te kunnen afweren, kan de volgende informatie

onderdeel van de totale documentatie die vereist is. De normen zijn in-

worden verzameld:

gedeeld in A-, B- en C-normen. De A-normen geven algemene ontwerp-

- de risicoanalyse;

principes en definities aan. De B-normen bevatten specificaties voor

- een overzicht van de gekozen oplossingen voor de gevonden

veiligheidsaspecten en veiligheidsvoorzieningen. De C-normen geven spe-

risico’s met de beweegredenen waarom voor een bepaalde op-

cificaties voor een bepaalde machine of een groep machines. Het hanteren

lossing is gekozen;

van een C-norm geeft het voordeel dat in de norm over het algemeen al

- verklaringen van toeleveranciers;

een risicoanalyse is uitgevoerd. Er is dus heel wat werk al voor je gedaan.

- kopieën van aan klanten verstrekte verklaringen;

Let wel, de norm geeft een algemene stand der techniek weer en wordt

- kopieën van afnameprotocollen;

over het algemeen elke vijf jaar ter herziening voorgelegd. Doordat de

- kopieën van offertes;

techniek zich zo snel ontwikkelt, kan het zijn dat er nieuwe technologieën

- foto’s, (instructie-)video’s etc.;

ontwikkeld worden die niet in de norm zijn opgenomen. Dit wil echter

- kopieën van onderhoudsboekjes, reparatieverslagen etc.;

niet zeggen dat deze technologie niet toegepast mag worden. Belangrijk

- brochures;

is dat je op basis van een risicoanalyse ervoor zorgt dat de veiligheid ge-

- persoonlijk notitieboek van de constructeur.

waarborgd blijft. Een voorbeeld van een dergelijke C-norm is de NEN-EN-ISO 10218-1 Robots

Robotveiligheid 031

Het bewerken en assembleren van D-sluitingen en harpen

Automatische Green Pin productie Van Beest in Sliedrecht heeft dit jaar drie productielijnen voor het assembleren van harp en D-sluitingen in gebruik genomen. Dit zijn complexe lijnen: in elke lijn werken twee robots samen, een sorteerrobot met een camera, een samenstelrobot met een torque spindle en vijf kwaliteitscontroles met een camera. Ook is de overstap gemaakt van tappen naar schroefdraadfrezen.

Reinold Tomberg - Metaal Magazine fotografie Reinold Tomberg

Cor van Baardwijk, hoofd productie en technische dienst bij Van Beest, is nog steeds onder de indruk van het gemak waarmee robots de zware beugels van harp- en D-sluitingen manoeuvreren. De zes robots in de drie nieuwe productielijnen in Sliedrecht pakken de beugels, waarvan de eigen massa maximaal pakweg 55 kilogram bedraagt, inderdaad zeer zwierig op, om met een visionsysteem de uitlijning van een beugel te controleren. “Het voor de camera houden gaat heel soepel, en ook het laden en lossen van de twee bewerkingscentra is geen enkel probleem.” Van Baardwijk vertelt dat de werkvloer bij Van Beest vooraf wat scepsis had of een robot de handling van de lijvige beugels wel aankon. Tot zijn werkvreugde kan dat wel, en alleen al gelet op de arbeidsomstandigheden zijn de nieuwe productielijnen een enorme verbetering. Ook Jos Goense, projectmanager bij Van Beest, vertelt dat het verbeteren van de arbeidsomstandigheden één van de redenen was om te investeren in robottechniek. Een ander doel was kostprijsreductie door een meer geautomatiseerde, onbemande productie. Ook is bij de borstboutsluitingen het arbeidsintensieve draadtappen vervangen door schroefdraadfrezen (zie ook kader bij artikel). Van Baardwijk schat in dat momenteel de lijnen voor ongeveer 75 procent van de tijd onbemand kunnen werken. “De resterende tijd is er iets meer aandacht van ons nodig. Maar het is nog een leerproces.” Goense voegt toe: “Soms is het ook onvoorspelbaar. Een sluiting die van een transportband stuitert en door een lichtscherm valt, zet je lijn stil. Dat is moeilijk te ondervangen.”

Moer- en borstbout De drie Van Beest robotlijnen zijn ontwikkeld en opgeleverd door WWA (World Wide Automation) uit Best. De twee lijnen voor het bewerken en samenstellen van borstboutuitvoeringen zijn al enige tijd operationeel. Inmiddels is ook een derde lijn voor het samenstellen van moerboutsluitingen in gebruik genomen. Van Beest brengt de sluitingen onder de benaming ‘Green Pin’ op de markt. Zoals verteld, zijn er twee uitvoeringen: harp- en D-sluitingen. Een harpsluiting heeft, in vergelijking met een Dsluiting, een meer hoefijzer- of omega-achtige vorm. Een gebruiker kan verder kiezen uit een borstbout- of een moerboutsluiting. Bij de eerste uitvoering is één boring van de sluiting voorzien van een schroefdraad. Een moerboutsluiting heeft in de beugel twee doorlopende gaten, maar kent naast beugel en bout (pen) nog een derde component: de moer. De drie lijnen hebben een vergelijkbare opbouw; een verschil is wel dat de twee borstboutlijnen tevens voorzien zijn van een Victor bewerkingscentrum voor het schroefdraadfrezen en het ruimen van de gaten in de beugel van de sluiting.

De opbouw van de productielijnen bij Van Beest. Twee robots verzorgen de handling van componenten van een sluiting.

Opbouw Elke lijn is voorzien van een tweetal Fanuc industriële robots. De eerste robot dient om de componenten van een sluiting, die in stalen bakken als

032 Praktijk

stortgoed aangevoerd worden vanaf een verzinkerij of een poedercoater,

Hier worden de beugels opgehangen. Met behulp van een mechanische

uit te sorteren en te positioneren voor de tweede robot.

pen wordt vooraf van de borstboutbeugels nagegaan wat de positie is van

Het uitsorteren van beugels is gemakkelijker gezegd dan gedaan. De lij-

het kleinere gat in de beugel dat bestemd is voor het schroefdraadfrezen,

nen van Van Beest verwerken beugels in het diameterbereik van 22 tot 83

evenals de positie van het wat grotere gat dat geruimd moet worden.

millimeter. Door de vorm haken deze beugels gemakkelijk in elkaar. Het

De tweede robot in de lijnen voor de borstbouten plaatst de beugels in

resultaat is een zware, volumineus kluwen metaal. Als oplossing voor het

het bewerkingscentrum. Afhankelijk van de grootte van de beugel duurt

ontwarren is, gekozen voor een magneet die, bevestigd aan de robot, per

het bewerken één tot vijf minuten. Voordat de beugel bewerkt wordt,

keer enkele sluitingen uit de stalen bak vist en vervolgens deze op een

controleert een tweede visionsysteem de uitlijning van de gaten en een

transportband laat vallen. De gedachte is dat door het vallen, de sluitingen als afzonderlijke delen op de band komen te liggen. Met behulp van een afzonderlijke sluitingen, dan wordt opgeslagen waar op de band en onder

Automatiseringstips van Cor van Baardwijk en Jos Goense van Van Beest

welke hoek een sluiting ligt. Is dit niet het geval, liggen bijvoorbeeld twee

Hoofd productie en technische dienst Cor van Baardwijk en project-

sluitingen op elkaar of nog in elkaar gehaakt, dan voert de transportband

manager Jos Goense hebben een aantal nuttige tips voor metaal-

ze weer af naar de bakken en doet de magneet een tweede poging. Het is

bewerkers die aan de slag willen met productielijnen met robots:

de ervaring bij Van Beest dat na een aantal pogingen er altijd een aantal

- Specificeer goed wat je wilt en zet dit op papier;

sluitingen beschikbaar zijn. Het detecteren van bouten lijkt eenvoudig,

- Blijf realistisch: een bewerking kost tijd, een overname kost tijd.

visionsysteem boven de band wordt dit gecontroleerd. Herkent dit systeem

maar is toch een hele klus. Vorm en grootte bepalen de complexiteit van

Neem dit mee;

de te detecteren bout. Het meteen stilvallen of het wegrollen van de bou-

- Reken je niet rijk, voer bij twijfel eerst een simulatie uit;

ten bemoeilijkt het zoeken naar individueel losliggende bouten.

- Ken je productmatrix die je wil bewerken;

Nathalie Lotthrinkx, commercieel manager bij WWA, vertelt dat het inre-

- Ga niet zelf experimenteren. Ga in zee met een partij met de

gelen van de verschillende types voor de camera en de verlichting voor

nodige kennis;

het visionsysteem als gevolg wanneer reflectie en omgevingsinvloeden

- Voer offline testen uit. Zeker van cruciale elementen van de lijn.

de nodige hoofdbrekens heeft gekost. De oplossing is het maken van ka-

Van Beest heeft bijvoorbeeld de torque spindle eerst offline uit-

libers voor het inregelen van de camera, en een aantal lichtbakken boven

geprobeerd bij WWA in Best. WWA heeft haar kennis uit de auto-

de band rondom de Omron camera met een kenmerkende groene zweem.

mobiel industrie hiervoor gebruikt.

Vanaf de transportband brengt de robot de beugels naar een tussenstation.

Een robot van een borstboutlijn heeft een aantal beugels van een sluiting aangevoerd. In het midden tussen de lampen staat de camera van het visionsysteem. De groene verlichting is ten behoeve van het visionsysteem

Praktijk 033

De robot die onder andere het laden en het lossen van het bewerkingscentrum verzorgt. De lichtbak links op de foto is geïnstalleerd voor een tweede visionsysteem.

tweetal maatvoeringen van de beugel. Na het bewerken controleert de

zorgt er tevens voor dat de sluitingen handvast worden aangedraaid.

camera met een opvallende rode belichting de ovaliteit van de gefreesde

Na de montage controleert het tweede visionsysteem de afstand tussen

en geruimde gaten. De tweede robot wordt ook ingezet voor het plaatsen

de pen en de kroon (de bovenkant) van de sluiting. Ook opvallend bij de

van de pennen op een torque spindle. Dit is eigenlijk een servogestuur-

borstboutlijnen is het demagnetiseren voor en na de verspanende bewer-

de, mechanische schroefsleutel. Met deze spindle wordt de bout in de

kingen. Dit voorkomt dat spanen meegesleept worden. De moerboutlijn

gefreesde schroefdraad geplaatst. Het benodigde koppel is daarbij een

heeft een vergelijkbare uitvoering. Omdat dit type sluiting voorzien is van

controle-instrument op fouten als een braampje in de draad, eventuele

een moer, is het schroefdraadfrezen uiteraard niet nodig. Het robotge-

verfresten in de draad van de pen, uitlijningsfouten of bijvoorbeeld een

stuurde assemblageproces is wel uitgebreider vanwege een derde com-

signalering voor het afbreken van het puntje van de hardmetaal-wissel-

ponent: de moer.

plaat die gebruikt wordt voor het schroefdraadfrezen. De torque spindle

Besturing J.J. van Broekhoven, Technical Manager bij WWA, geeft aan dat de

lijnen zijn opgebouwd met een transparant Ethernet technologie

complexiteit van de drie productielijnen hem niet alleen zit in het

van Schneider Electric, waardoor zowel volledig remote service

harmonieuze samenspel van de twee robots. De diversiteit aan

van de lijnen mogelijk is, alsmede het verzamelen van de produc-

componenten in de lijnen vereist een PLC in het geheel, die als

tiegegevens binnen de productiefaciliteiten van Van Beest. WWA

master (dirigent) kan fungeren om dit samenspel betrouwbaar te

verzorgt tevens het service en onderhoud van de lijnen bij Van

laten verlopen. Op communicatiegebied wordt er gebruik gemaakt

beest en kan hierdoor snel op afstand storingen oplossen. WWA

van diverse bussystemen (Profibus [Robots, I/O slaves & Torque

heeft tevens met Van Beest meegedacht over de toekomst. Zo is

Spindle], Ethernet [SCADA, Vision], Modbus [Veiligheids Controller

de lijn opgeleverd met een SCADA-systeem van Citect. Dit geeft de

en frequentieregelaars] en RS232-C [Camerasystemen]). Dit alles

mogelijkheid om een koppeling te maken naar het ERP-systeem,

is via een centrale PLC gekoppeld. Door de complexiteit en het

en een verdere fabrieksbrede productieverbetering op basis van

samenspel van het geheel kwam WWA al snel uit op een Unity pro-

OEE (Overall Equipment Effectiveness). Dit SCADA-systeem is PLC-

cessor gebaseerde PLC van Telemécanique. Wat betreft de camera-

platform onafhankelijk, waardoor de ERP- en OEE-slagen doorge-

systemen lag er ook een uitdaging. WWA heeft samen met Omron

voerd kunnen worden op de andere bestaande PLC-systemen bin-

een oplossing geboden, waarbij niet één product gedetecteerd

nen Van Beest.

wordt, maar met één ‘oogopslag’ van de camera de coördinaten

Het meedenken, het aanbieden van een totaaloplossing en de

en oriëntatie van alle vrijliggende producten. Tevens worden deze

brede kennis van zowel productieomgevingen als industriële hard-

uitgesorteerd op de beste positie, waardoor de betrouwbaarheid

warecomponenten, waren voor Jos Goense de keuze om voor WWA

van de op te pakken producten wordt vergroot. Ook is WWA er in

te kiezen als projectleverancier van deze drie productielijnen. Voor-

geslaagd dit door te voeren met één camera voor alle types pen-

deel van deze lijnen is dat naast de toename van de productiviteit

nen en beugels en hun brede verscheidenheid aan vormen. De

en de ergonomie, ook de kwaliteit van de sluitingen is verbeterd.

034 Praktijk

Vision & Robotics nu ook online

Kijk voor alle artikelen en het laatste nieuws op www.visionenrobotics.nl 035

Robotica ook geschikt voor kleinere bedrijven Een cursus die onlangs bij het Mikrocentrum van start ging, is de cursus Robotica. Om alvast een voorproefje te nemen, spraken we af met docent Hans Lenos, die gepokt en gemazeld is in de robotica en in twee dagen een compleet beeld schetst. “Zonder al te diep in te gaan op de wiskunde achter de robot en het programmeren ervan, zal de deelnemer inzicht krijgen in wat de robot voor zijn of haar bedrijf kan betekenen en waar op gelet moet worden als men deze wil toepassen.”

Liam van Koert

Praktische benadering biedt hulp De robot neemt een steeds prominentere plaats in het productieproces

die juist deze praktische benadering koos, terwijl door het succes van de

in. Toch bestaat er bij het midden- en kleinbedrijf de indruk dat robotica

robot de behoefte aan dergelijke informatie is gegroeid. Hoog tijd dus om

alleen voor de grote bedrijven is weggelegd. “Dat is natuurlijk zonde” ,

het in deze laagdrempelige vorm aan te bieden aan machinebouwers of

vindt Hans Lenos, die al 25 jaar in het vak zit en namens het Mikrocen-

eindgebruikers die het toepassen van robots overwegen.”

trum de cursus geeft. “Ook voor kleine bedrijven biedt robotica kansen en kan het helpen efficiënter te produceren. Natuurlijk vergt dit speci-

Bewegen in de ruimte

fieke kennis ten aanzien van het functioneren, maar het begint bij veel

In het eerste deel van de cursus wordt ingegaan op welke soorten robots

algemenere en praktischere zaken. Wat voor robots zijn er, waar kunnen

er allemaal zijn, en wordt ingegaan op het aantal assen en aantal graden

ze voor worden ingezet, hoe vlieg je een robotproject aan, wat is de

van vrijheid. “We hebben het alleen over industriële robots”, licht Lenos

Return On Investment en hoe zit het met veiligheid? In mijn speurtocht

toe. Hierbij komen zaken als DOF (Degrees of Freedom) en baanbeschrij-

van de afgelopen jaren ben ik maar weinig documentatie tegengekomen

ving met behulp van meerder assen aan bod. Hoewel je normaliter maar met zes bewegingen te maken hebt (translatie in X-,Y-, en Z-richting en de rotaties Rx, Ry en Rz), blijkt het voor veel mensen toch lastig voor te stellen als ze zich de afgelegde baan in 3D proberen in te beelden. Ruimtelijk inzicht helpt natuurlijk om coördinaten in de ruimte om te zetten naar de hoekverdraaiing van de verschillende assen. Ook wordt het begrip

Cursus Machine Vision

singulariteit, een toestand waarbij op een oneindig aantal manieren een volgende positie kan worden bereikt doordat twee assen bijvoorbeeld

De eerste cursussen hebben reeds begin

in elkaars verlengde liggen, aan de hand van verschillende voorbeelden

dit jaar plaatsgevonden. In het najaar zul-

uitgelegd.”

len deze echter worden herhaald. Datum en plaats zijn nog nader te bepalen.

Het project Na de introductie van de robot en een korte uitleg van zijn werking,

Voor meer informatie: Richard Paulissen

wordt uiteengezet hoe een automatiseringsproject moet worden aange-

[email protected]

pakt. “De hamvraag is natuurlijk wanneer het verstandig is een robot toe

040-2969933

te passen. Helaas is er geen gemakkelijk antwoord. Natuurlijk kan gekeken worden naar wat bijvoorbeeld de kostprijs per product wordt, maar

036 Gastcollege

de bewegingen te simuleren. Veel van deze CAD-pakketten hebben de meest voorkomende robots hiervoor in een standaard bibliotheek zitten, maar er is ook robotleverancier specifieke software. Tot slot zijn er logistieke simulaties mogelijk die de productenstroom door de fabriek meenemen. Simulatie heeft als grote voordeel dat het de kwaliteit kan verhogen en dat, ondanks het feit dat ook simulatie tijd kost, een kortere time-to-market mogelijk is doordat bepaalde processen parallel kunnen lopen. Zo kan er al in een eerder stadium geprogrammeerd worden en zullen bottlenecks eerder aan het licht komen.”

Toepassingen programmeren De beste configuratie is afhankelijk van de toepassing. Daarom is het na het onderzoeken van de mogelijkheden van simulatie tijd voor enkele voorbeelden van verschillend pluimage. “Met behulp van onder andere video diepen we vervolgens een aantal specifieke toepassingen uit. Zo SCARA staat voor Selective Compliant Assembly Robot Arm. De robot heeft in de regel vier assen en vier graden van vrijheid, waarbij de eerste twee assen alleen roteren in het XY-vlak en de overigen zich tevens in de Z-richting kunnen bewegen. de De robot wordt vaak toegepast voor assemblagetaken.

zullen puntlassen, booglassen en handling, maar ook assembleren, verpakken en palletiseren aan bod komen. Zet ik één robot in voor tien taken of gebruik ik afzonderlijke robots? Maar ook applicatie specifieke software komt aan bod. Zo is er op het gebied van palletiseren al veel standaard verkrijgbaar, waardoor eigenlijk alleen geparametriseerd hoeft te wor-

die moet je dan wel kunnen bepalen”, legt Lenos uit. “Het hangt er maar

den. Bij andere applicaties wordt in de door de robotleverancier ontwik-

net van af hoe efficiënt je de robot kan laten werken. Zo kan het voor de

kelde taal geprogrammeerd. Natuurlijk is het geen programmeercursus,

cyclustijd van een handeling uitmaken of je de robot een paar centimeter

maar ik geef wel uitleg over standaard commando’s als approach, move

meer naar links of naar rechts opstelt. Ook de gewenste flexibiliteit is

en depart, ga in op begrippen als lefty en righty en geeft tekst en uitleg

een factor. De mens is nu eenmaal nog steeds het meest flexibel en kan

over het verschil tussen origin point, tool point, joint mode en cartesian

wel eens goedkoper zijn als het aantal variaties te groot wordt, waardoor

mode”, aldus Lenos.

je bijvoorbeeld telkens opnieuw moet programmeren of parametriseren. Daarnaast kan het zijn dat producttoleranties moeten worden aangepast.

Veiligheid

Dit komt wel vaker voor bij lasrobots, waar toleranties op afmetingen van

Tot slot wordt er ook een hoofdstuk gewijd aan veiligheid. “Veiligheid is

te lassen onderdelen constant en klein moeten zijn, wil de robot er goed

ook bij robotica een belangrijk thema”, legt Lenos uit. “Ik besteed daarom

mee overweg kunnen. Uiteraard heeft dit gevolgen voor de kostprijs van

aandacht aan risicoanalyse, de Machinerichtlijn en geharmoniseerde nor-

de te lassen onderdelen.” Uiteindelijk gaat het er om dat je de doelstel-

men als NEN-EN-ISO 10218-1:2006. Het is echter niet de bedoeling deze

lingen goed gedefinieerd hebt en dat je eerlijk kijkt naar hoe je deze het

normen regeltje voor regeltje door te nemen. Ook hier zal juist de prakti-

beste bereikt. Wat zijn de alternatieven? Andere vormen van automati-

sche weg gekozen worden.”

seren? De huidige installatie upgraden? Of niets doen? “Hoewel er geen panklaar antwoord op dit soort vragen komt, gaan we in dit deel van de cursus met behulp van voorbeelden wel in op mogelijke strategieën. Niet alleen projectfasen en kosten komen aan bod, maar ook hoe er nodige medestand binnen de organisatie gevonden kan worden en hoe uiteindelijk de offertes het beste kunnen worden aangevraagd”, aldus Lenos.

Simuleren Wanneer men heeft besloten dat robotica de goede oplossing is, dan staan er verschillende hulpmiddelen ter beschikking om de robot en de productie verder te optimaliseren met behulp van software. “Simulatiesoftware is er in verschillende soorten en maten”, leidt Lenos het volgende hoofdstuk in. “Verschillende industrieën als de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart en de zware industrieën gebruiken het voor digital manufacturing. Dit is op 3D-CAD gebaseerde simulatiesoftware, waarmee het productieproces virtueel kan worden nagebootst. In eerste instantie zijn er pakketten die op basis van natuurkunde kijken naar bijvoorbeeld sterkte, stijfheid en trillingsgedrag. Daarnaast zijn er pakketten waarmee cyclustijden geoptimaliseerd kunnen worden door

Cartesiaan systemen worden op veel verschillende plaatsen gebruikt. Hier een voorbeeld van een Cartesiaan systeem voor laboratorium gebruik.

Gastcollege 037

Voedingsrobot voor pick & place toepassingen De lichtgewicht uit de compacte minirobot serie LR Mate 200iC van Fanuc Robotics is nu ook verkrijgbaar in een Food versie. De LR Mate 200iC/5F voedingsrobot is flexibel en gemakkelijk programmeerbaar, waardoor hij snel is aan te passen aan kleinere porties, nieuwe verpakkingen of andere wijzigingen. Deze robot biedt dus een efficiënte, veelzijdige en klantgerichte oplossing. Met amper 28 kilogram is deze robot een lichtgewicht, die forse prestaties kan neerzetten. Dankzij zijn slanke, compacte bouw en smalle robotvoet is hij geschikt om in machines te worden ingebouwd. Zowel plafond-, vloer- als muurmontage is mogelijk. Dit alles geeft de klant de mogelijkheid om zelfs in de kleinste werkruimte productief te zijn. De LR Mate 200iC/5F voedingsrobot is één van de acht minirobots uit de LR Mate 200iC serie. Deze serie wordt ingezet voor tal van toepassingen in verschillende industrieën: voeding, farmacie, plastics, machinebouw en clean room. Voordelen van de LR Mate 200iC/5F zijn onder andere de geschiktheid om primary (niet verpakte) en secondary (verpakte) voedingsproducten te hanteren, omdat hij enkel beschikt over voedingsvet en de coating en dichtingen die beschermen tegen reinigingsproducten en zuren. De robot heeft met zijn vijf assen een beschermingsgraad van IP67, een payload van maximaal 5 kilogram, een werkbereik van 711 millimeter en een herhalingsnauwkeurigheid van +/- 0,02 millimeter. Daarnaast is de controller voorzien van iRVision.

Snelle SCARA robot met groot werkgebied Epson Robots heeft een nieuwe robot op de

werpvrijheid doordat de assen 360 graden kun-

markt gebracht: de Epson RS3. De robot heeft

nen draaien. De robot is geschikt voor laborato-

alle voordelen van een typische SCARA robot.

ria, of andere toepassingen waarbij grote

Daarnaast zorgt het vernieuwde ontwerp voor

hoeveelheden onderdelen verwerkt moeten

verbeterde cyclustijden en een groter werk­

worden.

gebied, wat de deur opent voor nieuwe applica-

De EPSON RS3 wordt standaard geleverd met de

ties.

Micro PowerDrive RC180 Controller, welke com-

“Wat uniek is aan de Epson RS3, is het gemaxi-

pact, betrouwbaar en gemakkelijk in gebruik is.

maliseerde werkgebied van de robot”, laat Mi-

De controller wordt in combinatie met Epson

chael Ferara, directeur van Epson Robots weten.

RC+Controls software gebruikt, waarin zaken als

“Geen andere robot leverancier biedt een 350

Vision Guidance, .NET, Profibus, DeviceNet en

millimeter SCARA robotarm, die een werkruimte

EtherNet/IP ondersteund worden.

heeft die groter is dan een typische 750 millimeter SCARA arm. Aangezien er geen dode ruimte in het midden van het werkgebied bestaat, is een werkruimte van 494 millimeter x 494 millimeter mogelijk. Door de mogelijkheid onder zichzelf terug te manoeuvreren, in plaats van om zichzelf heen, kunnen zeer korte cyclustijden bereikt worden. Dit betekent dat meer onderdelen in een kortere tijd verwerkt kunnen worden, waarbij maar een fractie van het vloeroppervlak gebruikt wordt.” De RS3 kan eenvoudig in compacte werkcellen geïntegreerd worden. Daarnaast is er veel ont-

038 Productnieuws

Productnieuws

Voor 3D-starters De nieuwe 3D-starterkit van Photonfocus biedt eenvoudige ingrediënten voor laser triangulatie. De starterkit bestaat uit een weersbestendige koffer, die alle onderdelen bevat die nodig zijn om in een halve dag met 3D-metingen te kunnen beginnen. De transportband, waarop een 3D-camera en laser gemonteerd is, past op elke werkplek en kan snel worden aangepast aan het te meten object. De

Kleine camera met rijk pallet

gratis software GUI 3D PF Suite software zorgt voor de visualisatie. In de kit zitten een Photonfocus 3D-camera, een complete transportband (inclusief voeding en besturing), een StockerYale laser, een lens van Linos Rodenstock, een framegrabber voor een laptop van Imperx Camera Link, 3 meter MiniCL kabel en een ‘Storm Case’ koffer om alles in te vervoeren.

Het instapmodel van de Cognex In-Sight Micro is de 1100C. De camera biedt een resolutie van 640 x 480 in kleur tegen een kleine prijs. Het highend model uit deze serie, de 1400C, verdubbelt het processorvermogen,

Pylon Driver versie 2.1

wat het geschikt maakt voor veeleisende toepassingen. De nieuwste telg

Basler Vision Technologies heeft versie 2.1 van haar Pylon Driver software uitge-

in de familie is de In-Sight Micro 1430C. Deze twee megapixel camera

bracht. De release richt zich op de ondersteuning van 64-bit Microsoft Windows

heeft een resolutie van 1600 x 1200 en is geschikt voor inspectie, waarbij

systemen. Aanvullende verbeteringen zijn een DirectShow64 module, ondersteu-

kleurendefinitie en een hoge resolutie en belangrijke rol spelen. Naast de

ning voor multicast en nieuwe installatiescripts, inclusief de 64-bits versie van

komst van het nieuwe kleuren visionsysteem, komt Cognex met een nieu-

Windows Vista.

we release van In-Sight Explorer: versie 4.3. De release introduceert twee

Versie 2.1 is een volledige 64-bit versie van de IEEE 1394-b, GigE Vision filter, en

nieuwe kleurentools die het goed gebruiken van 24-bits kleur mogelijk

GigE Vision drivers die in het Pylon pakket zijn opgenomen. Om het volledig geïn-

maken. De Color Extract tool stelt gebruikers in staat om het systeem snel

stalleerde geheugen aan te spreken, is nu ook Pylon’s C++ API in een 64-bit versie

complexe kleurmodellen te leren voor een hoogwaardige analyse. Daar-

beschikbaar. Omdat de API zelf niet veranderd is, kunnen de bij klanten draaiende

naast voorziet In-Sight Explorer 4.3 de EasyBuilder configuratie met zes

systemen gemakkelijk naar 64-bit worden omgezet.

nieuwe visiontools en 22 filters. Tevens is er ondersteuning voor twee

De DirectShow64 module biedt tevens volledige geheugentoegang voor applica-

extra protocollen: CC-link en MC Protocol, welke veel gebruikt worden door

ties die met DirectShow technologie zijn uitgerust. Het ondersteunen van extra

de automation sequencers van Mitsubishi Electric.

geheugen maakt het ook mogelijk om lange, onafgebroken opnamen te maken en op HDTV-resolutie op te nemen. Een extra eigenschap van Pylon 2.1 is de ondersteuning van multicast. Dit maakt

Kijken in weer en wind

de cameradata beschikbaar voor meerdere pc’s. De eigenschap kan bijvoorbeeld worden ingezet om beelden op meerdere pc’s te tonen of voor een gedeelde beeldverwerking. De nieuwe feature opent de deur voor verschillende mogelijk-

De uEye cameraserie van IDS is ontworpen voor het zware werk in zware

heden, waarbij gedistribueerde inspectie met verschillende camera’s en pc’s

omstandigheden. De compacte USB 2.0 camera’s zijn bestand tegen

wordt uitgevoerd.

schokken en voldoen aan EMI-richtlijnen. Tevens hebben ze een bescher-

De nieuwe installatiescripts in versie 2.1 moeten de Windows Vista installaties,

mingsgraad van IP65 en IP67, waardoor ze prima in stoffige en natte om-

inclusief de 64-bit versie, vereenvoudigen. Alle drivers zijn volledig door Microsoft

gevingen als glas- en plasticproductie kunnen worden toegepast, door de

gecertificeerd. Een gratis download van Pylon 2.1, samen met de system develo-

te borgen afgedichte conrectoren en een lensbuis die de lens tegen op-

pers kit, is beschikbaar op de website van Basler.

spattend water beschermt, voldoen de camera’s aan de eisen die de zware fabrikanten aan hun camera’s stellen. IDS ontwikkelde hiervoor tevens USB kabels die de 2.0 standaard ruim overtreffen, waardoor kabellengtes tot tien meter mogelijk

leverd. Naast twintig verschillende demo programma’s voor camerainte-

zijn. Ook zijn er diverse

gratie en beeldverwerking, wordt tevens de bijbehorende broncode in C,

accessoires beschikbaar.

C++ en VB meegeleverd. De SDK ondersteunt de gangbare Windows syste-

De uEye camera’s zijn te

men en biedt extra interfaces voor ActiveX, Twain en DirectShow/WMD.

verkrijgen

met

Tot slot ondersteunen alle camera’s uit de RE serie, net als alle

CMOS-

CCD-sensor,

of

een

andere uEye camera’s, de GenICam software standaard.

met resoluties van respectievelijk vijf en twee megapixels. De stuurprogramma’s en de software development kit (SDK) worden met elke camera meege-

Productnieuws 039

Vision voor hoge snelheden Een uit te breiden controller stelt gebruikers vervolgens in staat om de flexibiliteit van hun productiesysteem te vergroten. Door extra lichtbesturing of camera uitbreidingsmodules aan de basisbesturing toe te voegen, wordt een oplossing verkregen waarbij het programmeren en bedraden van PLC’s niet nodig is. Er kunnen tot vier lichtbesturingsunits worden toegevoegd met elk twee licht terminals, waardoor de CV automatisch tot acht lampen tegelijkertijd bedient. Het nieuwe Keyence CV-5000 visionsysteem brengt de productielijn beeld-

Het 3+1 parallelle verwerkingssysteem speelt in op de behoefte aan veel

verwerking op hoge snelheid. De (11x) hogesnelheidscamera van 5 mega-

rekenkracht die nodig is voor beeld- en kleurverwerking en geavanceerde

pixels, verwerkt beelden van zeer hoge resolutie (2432 x 2050) in slechts

algoritmes. Er zijn verschillende nieuwe algoritmes toegevoegd om

61,2 milliseconden. Dit is elf keer sneller dan voorgaande modellen. Nu

vreemde objecten of bramen op onregelmatig gevormde profielen te de-

kunnen inspecties, die voorheen onmogelijk waren, met één camera wor-

tecteren.

den uitgevoerd. Tot vier camera’s van vijf megapixels kunnen tegelijkertijd

De CV-5000 serie beschikt over vele statische functies, die de gebruikers

worden gebruikt om HD inspecties tot twintig miljoen pixels mogelijk te

in staat stellen de inspectie in realtime uit te voeren. In een on-board

maken. Het CV-5000 systeem maakt het tevens mogelijk om tegelijkertijd

beeldarchief kunnen tot 1024 geïnspecteerde beelden worden opgesla-

met verschillende typen camera’s te werken. Gebruikers kunnen hierbij uit

gen. Door deze twee eigenschappen te combineren, wordt een gedetail-

veertien verschillende modellen kiezen, inclusief de één megapixel com-

leerde analyse mogelijk van productietrends en afkeurcondities. Hierdoor

pactcamera, de één megapixel hogesnelheidscamera (640 x 480 en 4,7

kunnen programma’s en instellingen beter geoptimaliseerd worden.

milliseconden) en de twee megapixel hogesnelheidscamera (1600 x 1200 en 29,2 milliseconden). Elk type camera is verkrijgbaar in zowel een kleuren als monochrome versie.

Hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgerbuikers van productie­lijnen in de maak-, agro- en foodindustrie. Neem vandaag nog contact met ons voor een gratis abonnement

Schrijf naar Postbus 82 2460 AB Ter Aar | Bel met 06 284 170 73 | Email naar [email protected] 040

Productnieuws

Slimme lasnaadzoeker voor booglassen Robo-Find is een van laser gebruikmakend detectiesysteem dat te lassen naden opspoort en meet, zonder in contact met het onderdeel te staan. Het systeem detecteert de positie van het onderdeel en maatafwijkingen, om vervolgens de robot op de hoogte te stellen de toortsbaan aan te passen. Dit alles gebeurt in minder dan één seconde. Daarmee is Robo-Find ideaal voor lastoepassingen waarbij een precieze verbindingspositionering niet mogelijk is. Alle standaard lasprocessen, inclusief MIG/MAG-lassen, plasmalassen en TIG-lassen, worden ondersteund. Het systeem omvat twee lasercamera’s: de Sense-i/D of SF/D. Het systeem is niet alleen geschikt voor nieuwe installaties, maar kan ook grote voordelen opleveren bij een retrofit van oude lasapperatuur. De set-up gebeurt eenvoudig middels een laptop. Er is hierbij geen extra controller, omdat alles al in de camera zit. Robo-Find beschikt daarnaast over een minicamera, die erg handig

Torsiebestendige glasvezelkabel voor 3D-bewegingen

is bij het programmeren of het in de gaten houden van het lasproces. Het product maakt onderdeel uit van een hele productfamilie, die door fabrikant Servo-Robot geleverd kan worden.

Bij torsietoepassingen met geschermde datakabels in kabelrupsen heeft men dikwijls te kampen met busprotocolproblemen, veroorzaakt door EMC-stralingen of beschadigde afscherming. Dat is anders bij glasvezelkabels: deze hebben geen mechanisch gevoelig schermvlechtwerk, zijn EMCongevoelig en brengen hogesnelheidsbussignalen over tot een lengte van vierhonderd meter. Na uitgebreide testen heeft igus GmbH uit Keulen daarnaast nu een nieuwe torsiebestendige glasvezelkabel ontwikkeld voor alle 3D-bewegingen in de kabelrups, waarmee gebruikers de busprotocollen altijd onder controle hebben. De tordeerbare TPE-glasvezelkabel ‘Chainflex CF Robot-LWL’ maakt hoge datasnelheden mogelijk, alsmede het plaatsen vlak naast kabels met een hoog vermogen. Op grond van de bijzondere constructie met torsiegeoptimaliseerde compensatie-elementen, is de mechanisch vaste glasvezelkabel ook bij draaihoeken van +180 graden vrij in de ruimte, bijvoorbeeld op een robotarm, absoluut storingsveilig. Op een één meter lange testopbouw in het technicentrum van igus loopt de nieuwe glasvezelkabel al meer dan één miljoen dubbele cycli. Bij een torsiehoek van 360 graden zijn de transmissieresultaten ongewijzigd goed. De glasvezelkabel heeft een 2-vezel-gradiënt-glasvezelkabel, is olie-, bio-olie- en uv-bestendig en blijft ook bij koude flexibel. De glasvezeladers met hoog trekvaste aramidevezels en dempingselementen zijn stabiel rondom een GFK-kern geslagen. De met druk geëxtrudeerde buitenmantel is vervaardigd van een halogeenvrij TPE-mengsel. Hoog dynamisch continu bewogen, is de kabel in de in- en outdoorsector te gebruiken bij temperaturen van min twintig tot plus zestig 60 graden Celsius. ‘Chainflex CF Robot-LWL’ heeft een vezeldiameter van 50/125 microsecon-

Adverteerders index

den, en is bij het gebruik van passende omvormers geschikt voor bijna alle

Alpha Robotica

13

hogesnelheidsbussen. In het brede toepassingsgebied van torsietoepas-

Fanuc Robotics

43

singen met kabelrupsen – industrierobots en handling – speelt bijvoor-

Fenceworks

4,35, 40

Iris vision

2,25

Koning & Hartman

29

Mikrocentrum

44

National Instruments

22

beeld de visiontechnologie een spannende rol. Want de eisen aan bewegende kwaliteitsbewaking worden steeds hoger. Met de nieuwe glasvezelkabel is hier nu een voor de industrie bruikbare oplossing beschikbaar voor de beeldoverdracht voor GigE, FireWire IEEE1394a/b en USB.

Productnieuws 041

Column

Robots in de wereldrecessie Hoe staan de zaken ervoor in robotwereld? Wat gebeurt er zoal in de nieuwe wereld van de productieautomatisering? Robots versus de recessie, aangetekend dat ik het woord recessie niet meer kan horen. Maar tegelijk zijn het ook magische tijden.

Als je aan iemand vraagt hoe zij de crisis ervaren, stel je wilt iets verkopen, dan krijg je als antwoord dat zij er toch ook wel last van hebben. Stel je nu dezelfde vraag aan je leverancier, dan hoor je dat het daar nog steeds goed gaat. Zij voelen het nog niet zo. Toch goed om te horen dat de crisis dus niet iedereen in zijn greep heeft. Of heeft het wellicht te maken met de onzekerheid? Want w t dat nu doordat ons wordt voorgehouden onze productie te verleggen naar lagelonenlanden, of om mensen uit deze landen in te huren? Of komt dit alles door gebrek aan steun en voorlichting om te moderniseren, ook wel voor de niet-kenner innovatie genoemd? Wij wachten te lang en wij verschansen ons in ivoren torentjes. Dit heeft als resultaat dat onze industrie als sneeuw voor de zon verdwijnt. Ik noem als voorbeeld de textiel- en de schoenindustrie. Beiden behoren nu in Japan tot de meest geautomatiseerde industrieën. Wij zijn ze echter kwijt. En als wij niet oppassen, dan gebeurt er hetzelfde met de metaalindustrie. Dit moeten wij voorkomen. We moeten onze verloren industrieën terug halen. Tevens zien wij in de cijfers van de IFR een enorme toename van robots in de periode van 2005 tot en met 2007. Deze toename is duidelijk waarneembaar in de industrieën van metaal, rubber, plastic, voeding, glas en ceramiek. Ook zien wij tot en met 2008 de toepassingen op het gebied van palletiseren en verpakking heel sterk toenemen. Nieuw producerende landen, welke niet gehinderd worden door oude kennis, kunnen een voorsprong op ons gaan nemen. Zeker als wij onze productie gaan verleggen. Fred W.J. Bokhorst Voorzitter Robotics Association Benelux

042 Column

We moeten onze verloren industrieën terughalen

FA N UC – NO. 1 IN FACTORY AUTOMATION AND ROBOT S .

www.zuk.de

In the yellow world of FANUC Robotics the focus is on speeding up your business, improving your products and reducing your costs. Discover the world’s most varied range of robots which provides unbeatable 99.99% reliability. Strengthen your competitive advantage with intelligent automation solutions – we have everything you need: Smart. Strong. Yellow.

Let’s accelerate your business now!

FANUC Robotics Benelux Intercity Business Park

T: +32 (0)15 20 71 57

Genraal De Wittelaan 15

F: +32 (0)15 20 71 92

B- 2800 Mechelen

www.fanucrobotics.be

043