Gắp vật trong thùng chỉ trong 1 phút với AI và thị giác 3D

Giới thiệu về gắp vật trong thùng dựa trên thị giác máy

Khi các quy trình tự động hóa trong công nghiệp ngày càng phức tạp, nhu cầu xử lý vật thể chính xác và hiệu quả trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Các hệ thống thị giác 2D truyền thống thường gặp khó khăn với vật thể có hình dạng bất quy tắc hoặc vật liệu bán trong suốt, làm hạn chế hiệu quả hoạt động. Kết hợp AI với công nghệ thị giác 3D cho phép robot hiểu rõ vị trí và hướng của vật thể một cách toàn diện. Sự kết hợp này giúp nâng cao hiệu suất gắp vật trong thùng, cải thiện độ chính xác và tốc độ. Bài viết này khám phá cách các kỹ thuật thị giác 3D tiên tiến và AI giúp robot dễ dàng thực hiện các tác vụ gắp và xử lý vật liệu phức tạp.

Thị giác máy 2D và 3D

Thị giác máy 2D cung cấp hình ảnh phẳng hai chiều của vật thể, tập trung vào vị trí theo trục X và Y. Ngược lại, thị giác 3D bổ sung độ sâu theo trục Z, mang lại cái nhìn toàn diện và ba chiều về vật thể. Với sự phát triển của Công nghiệp 4.0, tích hợp thị giác 3D vào hệ thống robot ngày càng phổ biến, thúc đẩy cải tiến trong quy trình sản xuất. Hình ảnh 2D thường được chụp bằng camera công nghiệp tiêu chuẩn, trong khi hình ảnh 3D cần công nghệ quang học chuyên biệt. Các kỹ thuật phổ biến để thu thập dữ liệu 3D gồm Thị giác Stereo chủ động, Công nghệ Time-of-Flight và Ánh sáng có cấu trúc.
red icon representing stereo vision

Thị giác Stereo

Thị giác stereo mô phỏng khả năng nhận thức chiều sâu của con người bằng cách chụp cả vị trí và cấu trúc 3D của vật thể. Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích như tiêu thụ ít năng lượng và chi phí thấp, là lựa chọn hấp dẫn cho các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, thị giác stereo có thể bị chậm và giảm hiệu quả trong môi trường thiếu sáng. Ngoài việc sử dụng trong robot, thị giác stereo còn được tích hợp vào hệ thống AR + AI để kiểm tra hình ảnh nâng cao và nhận dạng vật thể.

Công nghệ Time-of-Flight (TOF)

Công nghệ Time-of-Flight (TOF) đo khoảng cách đến vật thể bằng cách tính thời gian ánh sáng hồng ngoại di chuyển đến vật thể và quay lại. Phương pháp này có tốc độ xử lý nhanh và chống nhiễu tốt, phù hợp với môi trường động. Tuy nhiên, dù TOF hiệu quả, độ chính xác có thể thấp hơn so với các công nghệ thị giác 3D khác.

Cấu Trúc Ánh Sáng

Công nghệ ánh sáng có cấu trúc chiếu các mẫu ánh sáng đặc biệt, thường là các sọc trắng đen xen kẽ, lên vật thể. Sự biến dạng của các mẫu này khi tương tác với bề mặt vật thể cho phép hệ thống mô phỏng hình dạng và thu thập thông tin độ sâu chính xác theo trục Z. Công nghệ này được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng như nhận diện khuôn mặt và kiểm soát chất lượng, đặc biệt trong sản xuất thông qua hệ thống kiểm tra quang học tự động (AOI).

Nâng cao khả năng nhận diện vật thể của robot với AI

Mặc dù thị giác 3D cung cấp dữ liệu không gian quan trọng, nhưng nếu chỉ dựa vào 3D để nhận diện các vật thể phức tạp hoặc hình dạng bất quy tắc thì vẫn còn nhiều thách thức. Ví dụ, thị giác 3D có thể gặp khó khăn khi phát hiện chính xác các vật thể bán trong suốt hoặc xử lý các chi tiết kim loại nhỏ và phức tạp bằng robot.

Việc kết hợp AI với hệ thống thị giác 3D giúp nâng cao khả năng nhận diện và thao tác vật thể chính xác hơn. Sự kết hợp này cho phép robot gắp và đặt chính xác các vật thể có hình dạng bất thường, đảm bảo đúng vị trí và hướng cần thiết.

Trong các trường hợp xử lý hình dạng phức tạp — chẳng hạn như xếp chồng các chi tiết kim loại hình chữ U — thị giác 3D đơn thuần có thể không căn chỉnh và định vị chính xác vật thể. AI sẽ lấp đầy khoảng trống này bằng cách giúp hệ thống hiểu được hình dạng thực và hướng của vật thể, từ đó đảm bảo xử lý chính xác.

Huấn luyện mô hình AI chỉ trong 60 giây

Việc tích hợp AI học sâu (Deep Learning) với công nghệ thị giác 3D không chỉ đơn thuần là nhận diện vật thể — mà còn cần phải phối hợp nhịp nhàng các quy trình như: gắp vật, lập kế hoạch đường đi, và điều khiển chuyển động, giúp robot vận hành hiệu quả.

Giải pháp AI học sâu của Solomon, kết hợp cùng các module lập kế hoạch chuyển động tiên tiến, cho phép robot học cách nhận diện và tương tác với vật thể chỉ trong 60 giây. Điều này giúp hệ thống gắp vật trong thùng nhanh chóng xác định đường đi tối ưu để gắp và đặt vật thể, đồng thời tránh va chạm, đảm bảo chính xác và hiệu quả.

Sự tích hợp mạnh mẽ này mang lại giải pháp thực tế và tiết kiệm chi phí cho các nhiệm vụ phức tạp như:
Bốc dỡ lẫn lộn (Mixed Depalletizing)
Chuẩn bị bộ dụng cụ (Kitting)
Đóng gói (Packing)
Gắp ngẫu nhiên trong thùng (Random Bin Picking)
Phù hợp hoàn hảo cho các môi trường sản xuất công nghiệp năng động.
an ABB robot on an automated assembly line arm conducts a kitting task using Solomon AI and 3D vision technology