Schnelle Pickpunktberechnung beim Random Bin Picking
Eine Sekunde Taktzeit
Die vollautomatische Teilezuführung birgt ein hohes Potential bei der Automatisierung von Produktionsprozessen. Mit einer neuen 3D-Sensorlösung können Bauteile nun flexibel und schnell mit kurzen Taktzeiten gehandhabt und dem nächsten Produktionsschritt zugeführt werden.
Eine massive Zeitersparnis und unkomplizierte Handhabung ermöglicht der 3D-Sensor Detect durch die 3D-Erfassung komplexer Bauteile, wie beispielsweise beim Griff in die Kiste. Das Spektrum der zu handhabenden Teile ist dabei genauso komplex wie vielfältig. Sei es die Zuführung von Metallgussteilen in eine Werkzeugmaschine für Dreh- und Fräsbearbeitung oder die Handhabung von Kunststoffspritzgussteilen für einen darauf folgenden Tampondruck. Auch die automatische Verschraubung von Blechstanzteilen innerhalb automatisierter Montagelinien ist ein potentielles Anwendungsszenario. Alle diese Prozesse haben denselben Ausgangszustand: Teile liegen in beliebiger Lage in einer Kiste und bedürfen einer innovativen und flexiblen Lösung, die Sensorik und Robotik vereinen – der sehende und flexibel greifende Roboter. Diese Aufgabenstellung birgt enormes Potential und gleichzeitig hohe Anforderungen an eine intelligente 3D-Sensor-Software-Kombination, die Auge und Gehirn des Roboters darstellt.
Der 3D-Sensor Detect 20 erlaubt 3D-Daten mit Messpräzisionen im Bereich von wenigen 50μm bei gleichzeitig kurzen Messzeiten von 35ms zu generieren. (Bild: EnShape GmbH)
Taktzeiten von einer Sekunde möglich
An diesen Aufgaben hat die Enshape gemeinsam mit Anwendern in den vergangenen Jahren intensiv gearbeitet. Hierfür wurde die für den 3D-Sensor Inspect entwickelte und patentierte technologische Lösung zur optischen 3D-Vermessung weiterentwickelt. Diese Sensorfamilie bietet mit ihren hochpräzisen 3D-Aufnahmen die Basis, um berührungslos hochwertige und präzise Aufnahmen in kurzer Taktzeit zu realisieren. Mit dem neuen 3D-Sensor Detect können nun 3D-Daten, mit Messpräzisionen im Bereich von wenigen 50m bei gleichzeitig kurzen Messzeiten von 35msec, generiert werden. Dies erlaubt eine hohe Erkennungsrate der Produkte bei gleichzeitig hohem Durchsatz, und dies unabhängig von Messfeld- und Behältergröße. Ein hoher Entleerungsgrad auch bei tiefen Gitterboxen oder schwierigen Umgebungslichtbedingungen wird ebenfalls erreicht. Ergänzend zum 3D-Sensor wurde auch die Software Pickman entwickelt. Für die Berechnung von Greifpunkten für den Roboter werden die hochpräzisen 3D-Daten so weiterverarbeitet, dass zum einen der Behälter selbst in Position und Größe erfasst wird. Des Weiteren werden Bauteile bestimmt und valide Greifpunkte berechnet. Um den besten Greifpunkt auszuwählen, wird eine Kollisionsrechnung des Greifermodells am Pickpunkt mit den umliegenden Teilen sowie dem zuvor bestimmten Behälter durchgeführt. Nur so kann gewährleistet werden, dass später bei 100 Prozent Robotergeschwindigkeit keine Kollisionen und größerer Schaden entsteht. Die Auswahl des idealen Greifpunktes entspricht der Überlegung einer Person, welches Teil man am leichtesten zuerst aus der Kiste nimmt: Am weitesten oben, am leichtesten zu erreichen, möglichst keine Kollisionen, aber dennoch so schnell wie möglich. Im Ergebnis liefert die Software in Kombination mit dem 3D-Sensor die Möglichkeit, flexible Greifprozesse mit hohem Takt zu realisieren.
Einschalten und loslegen
Industriekunden benötigen universelle Lösungen für individuelle Herausforderungen und damit höchste Flexibilität trotz komplexer Aufgabenstellungen. Das war die Herausforderung, der sich Enshape mit dem 3D-Sensor Detect und der Bildverarbeitungssoftware PickMan gestellt hat. Die Sensorik ist dafür bereits werksseitig kalibriert und die Bildverarbeitungssoftware installiert. Das System wird mit dem gewünschten Roboter verbunden, die Prozessparameter für die jeweilige Applikation hinterlegt und schon können Produkte vollautomatisch erkannt und gegriffen werden. Die Sensorik kommuniziert dabei mit der eingesetzten Robotik via Ethernet.
