Ce cobot doit avoir une bonne vision

Lorsque Würth a ouvert le centre de vente VZ West sur le site de Künzelsau-Gaisbach en mai 2013, Norbert Heckmann, président du conseil d'administration d'Adolf Würth GmbH & Co. KG, a promis, entre autres, que les employés bénéficieraient des innovations du nouveau bâtiment. Selon lui, "il facilitera encore plus vos activités quotidiennes". À cette fin, Würth a intégré des technologies modernes et conçu les postes de travail de manière ergonomique. Cependant, l'objectif de traiter durablement la ressource en main-d'œuvre également n'était pas encore considéré comme achevé : Aujourd'hui encore, le spécialiste des techniques de montage et de fixation vérifie si les tâches sont trop monotones ou trop exigeantes physiquement - comme dans le service de réception des marchandises du centre de vente.

Ici, 30 personnes travaillent en deux équipes par jour et déplacent environ 3 000 boîtes. Ils empilent les cartons cubiques de 500 à 5 000 grammes remplis de vis, d'écrous, de rondelles ou d'éléments de construction en acier des palettes dans des petits porteurs de charge (SLC). "La charge totale d'un employé s'élève ainsi à plusieurs tonnes réparties sur le poste. La monotonie du travail est tout aussi stressante", précise Roland Schneider, chef du département technique chez Adolf Würth GmbH & Co. KG.

Jusqu'à présent, la rotation systématique après quatre heures était le meilleur moyen de contrer l'ergonomie et la monotonie du traitement manuel. Afin de soulager les employés, de couvrir la croissance future et de contrer la pénurie croissante de travailleurs qualifiés, Würth va augmenter le degré d'automatisation de la logistique.

J. Schmalz GmbH s'est donné pour mission d'automatiser intelligemment le processus de manutention manuelle existant. "Déplacer des boîtes de tailles et de poids différents est la tâche idéale pour notre préhenseur BinPicking SBPG", explique Matthias Frey, Business Development Robotics. Le SBPG est suffisamment long pour plonger dans les boîtes et suffisamment léger pour ne pas trop réduire la capacité de levage des petits robots. Cela permet à un cobot peu encombrant d'Universal Robots de guider le préhenseur tandis que l'Eco-Système de Vision pour Schmalz VE4S se charge de la vision. En utilisant des composants standard de son secteur de la robotique et de la vision, Schmalz fournit à Würth une solution économique à moins de 100 000 euros qui peut être mise en œuvre rapidement grâce à des systèmes plug-and-play - sans grand effort d'ingénierie.

Le concept s'est rapidement imposé, même si deux détails ont particulièrement mis à l'épreuve le savoir-faire technologique de Schmalz : d'une part, le prélèvement sur la palette et le placement serré des paquets dans les boîtes malgré la grande variance, et d'autre part, la reconnaissance d'une couche intermédiaire avec une empreinte inconnue. Ce qui complique encore les choses, c'est que le design des feuillets peut ressembler à celui des boîtes. "La seule approche qui a fonctionné ici de manière sûre pour le processus a été l'utilisation de l'intelligence artificielle", explique M. Frey. Schmalz a mis en œuvre le modèle de réglage défini avec une programmation spécifique à la pièce. "Nous avons commencé avec une gamme limitée de pièces, ce qui a permis d'utiliser la première cellule à 100 % de sa capacité. Nous travaillons maintenant à l'optimisation des performances de prélèvement des cellules suivantes et à l'élargissement de la gamme de pièces pour pouvoir stocker automatiquement des articles supplémentaires."

En revanche, les défis posés par l'espace restreint sur le site et la tâche supplémentaire consistant à récupérer les conteneurs vides sur un convoyeur de caisses ont été relativement faciles à relever. En effet, un scanner laser élimine la nécessité d'une clôture de sécurité et garantit ainsi une cellule allégée. Dès qu'une personne s'approche, le robot collaboratif réduit sa vitesse et continue à travailler en toute sécurité avec des forces réduites.

Pour effectuer les différentes tâches de préhension, le cobot peut remplacer indépendamment les ventouses du préhenseur SBPG BinPicking et - grâce au module de changement rapide MATCH - l'ensemble du préhenseur. "Un préleveur de charge est toujours sur le bras du robot tandis que l'autre attend dans la station de préhension. Si, par exemple, une caisse doit être déplacée, le cobot va chercher le préhenseur PXT conçu à cet effet. Grâce à la connexion et à la communication standardisées, celle-ci est immédiatement prête à l'emploi", explique M. Frey. Trois ventouses, la SAOF ovale, la SPB1 60 et la SPB1 80, sont à la disposition du SBPG afin que le robot puisse manipuler en toute sécurité des cartons de toutes tailles. Le vide nécessaire est fourni par le générateur de vide pneumatique RECB. Sa buse SEP intégrée assure un fonctionnement efficace et en même temps économe en énergie.

Schmalz a mis en place un logiciel avec une interface utilisateur que les employés utilisent pour saisir la tâche en cours. Ce logiciel communique avec la caméra, le cobot et le scanner laser de sécurité et, après saisie, adapte le contrôleur du robot et la caméra à la tâche. "Actuellement, nous couvrons environ 30 % de la gamme extrêmement étendue de marchandises - et la tendance est à la hausse", explique Frey en avril 2022. La particularité ici est également que Würth contrôle l'ensemble de la gestion des commandes de la cellule robotique via le logiciel. Les fonctions qui fonctionnent déjà à 100 % sont des fonctions telles que le contrôle du conteneur cible, dans lequel la caméra vérifie si le SLC mis à disposition est vraiment vide, la détection et le retrait des couches intermédiaires de la boîte source et le contrôle de collision. Ici, le logiciel calcule les points de passage que le robot approche et utilise le jumeau numérique pour vérifier s'il y a des collisions. Si c'est le cas, il évite les obstacles et définit de nouveaux points de passage.

Le robot collaboratif est en service au centre de distribution VZ West depuis fin décembre 2021. "Ce que j'entends de la part de nos employés du département de réception des marchandises est constamment positif - ils sont ravis", rapporte Roland Schneider, qui donne immédiatement après un aperçu du travail quotidien avec le Cobot : Les employés utilisent le chariot élévateur pour déplacer une europalette avec des boîtes dans la zone désignée. Les boîtes font entre 100 et 250 millimètres de long, 90 à 100 millimètres de haut et 90 millimètres de large. Le robot va chercher le conteneur cible SLC lui-même sur un tapis roulant. La cellule robotique remplit autant de conteneurs SLC que nécessaire jusqu'à ce que l'europalette soit vidée. Lorsque les bacs sont poussés sur le système de convoyeur, ils sont scannés et enregistrés dans le système SAP.

La solution de Würth montre comment un robot collaboratif associé à un système de caméra et à une programmation adaptée soulage efficacement les employés. "Le cobot réduit les travaux monotones, améliore sensiblement l'ergonomie et constitue donc un soutien précieux. Il s'agit maintenant de le familiariser progressivement avec l'ensemble de notre gamme de produits afin qu'il désengorge quelque peu le personnel", souligne M. Schneider, qui aimerait réaliser d'autres projets avec Schmalz et "la formidable équipe d'experts autour de M. Frey".