Software für die intelligente roboterbasierte Bauteilvereinzelung
Der wirtschaftliche Griff in die Kiste
Flexibel mit anwendungsspezifischer Hardware nutzbar, zuverlässig und über eine grafische Bedienoberfläche einfach einzurichten: Mit der passenden Vision-Software nutzen Unternehmen die Vorteile eines roboterbasierten Griff-in-die-Kiste-Systems aus. Sie sorgt zudem mit einer Benutzeroberfläche zum Einrichten neuer Bauteile für die einfache Integration des Systems in die Anlagen.
Die Software bp3 des Fraunhofer IPA bietet anwendungsspezifische Lösungen für einen wirtschaftlichen Griff in die Kiste. (Bild: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)
Selbst in modernen Fertigungen ist es heute üblich, Bauteile in Kisten oder Gitterboxen ungeordnet zu transportieren und zu lagern, da somit auf ein aufwendiges Abstapeln verzichtet werden kann und keine speziellen Ladungsträger vorgehalten werden müssen. Eine anschließende automatisierte Entnahme der Bauteile aus der Kiste oder der Gitterbox ist dabei jedoch deutlich komplexer, sodass dieser Prozess noch vorwiegend manuell durchgeführt wird. Dies wiederum ist kostenintensiv und stellt für die Mitarbeiter eine körperlich belastende Arbeit dar.
Algorithmen zur schnellen Objekterkennung und -lokalisierung
Die Vision-Software bp3 des Fraunhofer IPA ermöglicht es auch bei hohen Prozessanforderungen, den Griff in die Kiste von einem Robotersystem ausführen zu lassen, sodass Unternehmen die Möglichkeit haben, eine wirtschaftliche und flexible Anwendung zu realisieren. Ein typischer Ablauf mit der eingesetzten Software beginnt mit der Erfassung des Ladungsträgers mit den chaotisch gelagerten Bauteilen durch 3D-Sensoren oder andere Messverfahren, wie Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Stereovision. In der von den Sensoren erzeugten 3D-Punktewolke lokalisiert die Vision-Software auf Basis des einmal eingelernten CAD-Modells Objekte und bestimmt ihre Lage. Hierfür wurden eigene effiziente Algorithmen entwickelt, die für nahezu beliebige Bauteilformen nutzbar sind, darunter z.B. Guss- und Schmiedeteile, Blech- oder Kunststoffteile. Die Berechnungen zur Lokalisierung sind schnell: Bei komplexen Bauteilen dauern sie ca. 1-2s, bei einfacheren Geometrien noch kürzer. Neben den Bauteilen erkennt die Software auch den Ladungsträger. Das ist insofern von Vorteil, als dieser oft manuell positioniert wird und entsprechend nicht immer exakt an gleicher Stelle steht.
Mithilfe einer 3D-Punktewolke und einmal erlernten CAD-Daten erkennt die Vision-Software die zu greifenden Bauteile. (Bild: Fraunhofer IPA)
Sichere Bauteilentnahme
Um das Bauteil prozesssicher zu entnehmen, verfügt die Software über eine kollisionsfreie Greifpunktbestimmung und Bahnplanung. Um einen Griff durchzuführen, muss ein Roboter nur noch den generierten Entnahmepfad abfahren. Dadurch lassen sich Bauteile situationsabhängig und auch in schwierigen Positionen, besonders häufig in der Nähe des Kistenbodens, sicher entnehmen. Zusätzliche Bewegungsachsen im Greifer verbessern die Zugänglichkeit dabei weiter und werden von der Software ebenfalls berücksichtigt. Um Kollisionen zu vermeiden, simuliert diese zunächst den Entnahmevorgang. Die Ablageposition lässt sich ebenfalls in die Berechnungen einbinden: So ist festlegbar, dass ein Bauteil unabhängig vom Greifpunkt immer in derselben Orientierung abzulegen ist. Die berechnete Roboterbahn wird herstellerunabhängig über TCP/IP an die Robotersteuerung übertragen, sodass die Software für Roboter aller Hersteller nutzbar ist. Sie unterstützt sogar zweiarmige Roboter, die beispielsweise dabei helfen, die Taktzeiten zu reduzieren und die Flexibilität des Griffs in die Kiste weiter zu erhöhen. Über die grafische Bedienoberfläche ist es zudem möglich, Greifpunkte bereits vorab manuell zu bestimmen.
