スマート3DビジョンでロボットのIQを向上
2022/05/25
ビジョン技術は2D画像センサの改良により進化し、産業オートメーションの重要な要素となっています。これにより、ロボットは効率的に動作し、幅広い用途で利用されています。特に3Dビジョン技術では、ロボットが部品を認識し、適切な用途を判断し、組み立てを行うことが可能です。多くの企業がこの技術を採用し、顧客への価値提供と生産プロセスの改善を実現しています。
プロジェクト背景
ポストパンデミック時代に、止められない力が世界中を席巻しました。その力とはもちろんオンラインショッピングです。ポストパンデミック時代のeコマースの驚異的な成長は2022年にさらに拡大し、15％増加して1兆450億ドルに達すると予測されています（eMarketer）。販売されるのは、消費者の自宅に直接購入・配送できるあらゆる種類のサービスや製品です。
好調な売上予測は、eコマース企業にとって有益な情報、それと同時に倉庫レベルでより効率的な物流システムの必要性も明確に示しています。
一般的なプロセスでは、カメラとソフトウェアを搭載したコンピュータが使用されます。ビジョンガイドロボット（VGR）システムでは、カメラとソフトウェアによってコンベア上の部品の位置を特定し、その座標をロボットに送信します。ロボットはその座標をもとにグリッパーを目標部品の上に配置して部品を選択します。
システムは一見簡単ですが、ビジョンシステムを統合し、カメラの種類とシステムの期待に合わせるのには課題があります。これらの課題は、統合者やソリューションビルダーの知識不足から生じることが多いです。従来の自動化は直列生産や大型の単一製品、限られた柔軟性が特徴であり、新しい要素を生産ラインに導入するには時間とコストがかかり、大規模な投資を必要とします。
VGRシステムは、少ない機械的設定で動作し、部品のピックアップ位置を設定する必要がほとんどありません。さまざまな形状やサイズの部品を柔軟にピックアップし、配置することができます。ビジョンシステムの導入により、多様性と柔軟性が高まり、より効果的な運用プロセスが実現します。その他の利点には以下の内容が含まれます：
- 高い機械効率、信頼性、柔軟性
-
手作業の削減
- 品質管理アプリケーション
- 高い残存価値
システム要件
企業の品質管理は視覚検査に依存していますが、従来の機械視覚システムは部品の変動が大きいサンプルで高い故障率を示します。スマート技術を活用することで、検査プロセスの精度が向上します。スマート3Dロボティックビジュアル欠陥検査は、トレーニングデータに基づいて欠陥を検出できるため、従来のルールベースのコンピュータビジョン技術と比べて高い精度を提供します。
クライアントは物流企業で、倉庫の物流に3Dロボティックビジョンシステムを導入し、在庫のサイズ別分類や不良パッケージの検出を計画していました。彼らは、ピースピッキングやビンピッキングに対応する3Dカメラをサポートするビジョンシステムを必要としており、倉庫内の複数のコンベアと10 GigE産業用3Dカメラが設置された制御システムが10メートル離れた位置にあります。検査システムでは、高解像度の3D画像を迅速に処理・分析する必要がありますが、従来の技術では5メートルの距離制限や高い伝送量に対応できませんでした。リアルタイムでのビジュアル検査を実現するために、クライアントは強力なコンピューティングパワーと大容量ストレージ、十分な帯域幅を持つソリューションを求めていました。
システム導入
アドバンテックの包括的な3Dロボティックビジョンソリューションは、フレームグラバー（PCIE-1182）、GPUカード（NVIDIA A100 GPU）、システムサーバ（SKY-640V2）、およびエンジン操作モードを制御するモーションコントローラで構成されています。3Dカメラとセンサがパッケージコンベヤの上に設置されており、高解像度の画像とポイントクラウドデータ（5Mピクセル、16 fps、RGBD）が300MB/sの速度で取得され、PCIE-1182を通じて産業用サーバSKY-640V2に送信されます。その後、GPUがFP64テンソルコアを使って19.5 TOPsの処理を行い、リアルタイムで分析が実施されます。画像分析は高性能なGPUとMicronの高帯域幅・低遅延のシステムメモリによって加速され、優れたリアルタイムのコラボレーションが実現されます。また、アドバンテックのPCIE-1182のPoE技術を用いることで、互換性や特殊な配線の問題が解消されます。PoE技術により、フレームグラバーは3Dカメラに直接接続でき、通常のCat 6ケーブルを使用して5メートル以上の距離でも確実に接続できます。
SKY-640V2は、第3世代のIntel® Xeon® Scalableプロセッサを搭載した4Uラックマウントサーバです。4つのPCIe x16デュアルデックカードと3つのPCIe x8シングルデックカードを提供しています。また、Micron社の16本のDDR4 3200 MHz ECC RDIMM/LRDIMMメモリを使用しており、最大2TBのメモリを提供できます。
豊富な拡張スロットを備えており、フレームグラバーやモーションコントロールカードなど、柔軟な対応が求められるアプリケーションの同時使用を提供します。
導入結果
アドバンテックの3Dロボティックビジョンソリューションは、フレームグラバー、モーションコントロールカード、GPUカード、サーバシステムの互換性を満たし、最新の10 GigE 3Dカメラ技術を用いて高精度で不良品をリアルタイムに識別します。SKY-640V2の高性能な計算能力とスマート技術により、ロボットアームの操作効率が向上し、設備のメンテナンスも予測分析を通じて行われています。このソリューションにより、物流検査システムの更新が成功し、物流運営の効率化が実現されました。
産業指数（IQ）パートナー：Micron Technology
Micron社は、革新的なメモリおよびストレージ・ソリューションの業界リーダーであり、世界のあらゆる人々の生活を豊かにするための情報活用方法を変革しています。Micron社は、顧客およびテクノロジーのリーダーシップ、そして優れた製造と運用を常に重視しており、Micron® および Crucial® ブランドを通じて、高性能 DRAM、NAND、NOR メモリおよびストレージ製品の豊富なポートフォリオを提供しています。 同社の従業員が生み出すイノベーションは日々、データエコノミーを促進し、人工知能と 5G アプリケーションの進歩を実現させ、データセンターからインテリジェント エッジ、そしてクライアントとモバイル ユーザー エクスペリエンス全体にわたってチャンスを解き放ちます。 Micron社（Nasdaq: MU）公式サイト ⇒ https://jp.micron.com/
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