Integration der Robotik in die Maschine

Mehr Produktivität mit Pick&Place

Präzise Pick&Place-Anwendungen machen Maschinen produktiver und zuverlässiger. Bisher sind Roboter und Maschine jedoch getrennte Einheiten und die Produktivität daher eingeschränkt. Mit der vollständigen Integration der Robotik in sein Automatisierungssystem und einer neuen Softwarelösung, die speziell auf Pick&Place-Applikationen ausgerichtet ist, will B&R das nun ändern.

(Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Sebastian Brandstetter ist Produktmanager für integrierte Robotik bei B&R und weiß: „Automatisierte Pick&Place-Anwendungen haben einen großen Vorteil. Denn die eingesetzten Roboter können die gleiche Bewegung 24 Stunden am Tag mit stets identischer Präzision ausführen.“ Für den Maschinenbetreiber bedeutet das:

• • Steigende Effizienz
• • Weniger Ausschuss
• • Entlastung für den Menschen

Weniger Fehler

„Viele typische Pick&Place-Tätigkeiten wurden deshalb bereits automatisiert“, erklärt Brandstetter. Es gibt aber immer noch zahlreiche monotone Handarbeitsplätze, an denen z.B. unterschiedliche Produkte in einen Karton verpackt oder schlechte Produkte aussortiert werden. Das bringt zwei gravierende Nachteile mit sich: Erstens gibt es immer weniger Menschen, die diese Arbeiten erledigen wollen und zweitens kommt es auf Dauer durch die Monotonie der Tätigkeit zwangsweise zu Fehlern. Daher bieten sich Pick&Place-Lösungen mit Robotern für solche Aufgaben an. „Allerdings“, so Brandstetter weiter, „ist ein Pick&Place-Prozess komplex.“ Es reicht nicht aus, die Roboterkinematik zu programmieren. Es müssen mehrere Aspekte bei der Applikationserstellung beachtet werden:

• • Die Bewegung der einzelnen Roboter
• • Die Koordination der Roboter mit Förderbändern
• • Die Koordination mit einem Vision-System
• • Der Prozessablauf selbst

„Der Baustein mapp Pick&Place funktioniert hervorragend im Zusammenspiel mit den intelligenten Tracksystemen von B&R.“ Sebastian Brandstetter, Produktmanager für integrierte Robotik bei B&R (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Logistische Herausforderung

„Genau betrachtet, handelt es sich bei einem Pick&Place-Prozess um eine logistische Aufgabe“, sagt Brandstetter. Dinge sollen möglichst effizient von A nach B transportiert werden. Was auf den ersten Blick einfach erscheint, benötigt im Hintergrund aufwendige Berechnungen und eine entsprechende Programmierung. „Aus diesem Grund haben wir unseren mapp-Softwarebaukasten um eine Prozesslösung ergänzt, die den Maschinenbauern genau diese Arbeit abnimmt“, betont Brandstetter. Der Anwendungsersteller muss nur noch den gewünschten Prozess beschreiben, zum Beispiel: Nimm alle orangen Produkte und lege sie in den ersten Karton. Alles andere übernimmt die intelligente Komponente aus dem digitalen Baukasten.

Die mapp-Komponenten tauschen automatisch alle benötigten Informationen
untereinander aus. (Bild: Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Intelligente Softwaremodule

„Um solch einfaches Arbeiten zu ermöglichen, haben wir viele einzelne Softwaremodule programmiert. Diese werden im Hintergrund automatisch miteinander verknüpft, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen“, erklärt Brandstetter das Prinzip von mapp Pick&Place. Über die Schnittstelle mapp Link ist auch die Verbindung zu allen anderen benötigten Komponenten sichergestellt: mapp Vision für die Bildverarbeitung, mapp Robotics für die Robotersteuerung und mapp Axis für die Einzelachsansteuerung. „Der ganz große Vorteil unseres Softwarebaukastens ist, dass sämtliche Komponenten automatisch miteinander kommunizieren“, fährt Brandstetter fort. Der Anwender muss dafür keine einzige Zeile Code programmieren. So hat er mehr Zeit, sich auf seine Kernaufgabe zu konzentrieren: Den Maschinenprozess zu verbessern. Beim Beispiels mit den orangen Produkten sieht das Vorgehen von mapp Pick&Place im einfachsten Fall so aus:

• • Eine Vision-Kamera erkennt ein oranges Produkt.
• • Via mapp Link geht die Positionsinformation in Echtzeit an den Roboter.
• • mapp Robotics berechnet die optimale Bahn.
• • Der Roboter nimmt das Produkt auf und sortiert es in den Karton.

Konfigurieren statt Programmieren

„Dieses Prinzip funktioniert auch bei weitaus komplexeren Anwendungen“, verdeutlicht Brandstetter. So kann sich der Karton auf einem Förderband bewegen oder es werden jeweils bestimmte Produktkombinationen in einem exakten Muster in einen Karton gefüllt. „Auch in diesen Fällen gilt das gleiche Prinzip: Der Applikationsersteller muss lediglich die gewünschten Funktionen konfigurieren, es ist keine Programmierarbeit notwendig.“ Der Baustein mapp Pick&Place ist sehr variabel, so funktioniert die Software problemlos in Zusammenarbeit mit intelligenten Track-Systemen wie AcoposTrak. Zudem ist die Zahl der Roboter, die in der Applikation verwendet werden, unbegrenzt. Gerade bei schnellen Sortieraufgaben ist es häufig sinnvoll, mehrere Roboter nacheinander einzusetzen, um einen möglichst hohen Durchsatz zu realisieren. Neben Deltarobotern können auch Knickarm- und Scara-Roboter verwendet werden.

Mit mapp Pick&Place lassen sich entsprechende Applikationen mit wenigen Mausklicks konfigurieren. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)

Der Anwender hat die Wahl

„Es gibt unterschiedliche logistische Strategien, um Pick&Place-Applikationen zu lösen“, sagt Brandstetter. „Auch das haben wir bei mapp Pick&Place berücksichtigt.“ Der Anwender kann zwischen unterschiedlichen Prinzipien wählen, z.B.:

• • First In – First Out
• • Priorisierung bestimmter Aufgaben oder Produkte
• • Kürzestmögliche Pick-Dauer
• • Energieoptimale Bewegungsprofile
• • Mechanikschonende Bewegungsprofile

So lässt sich der Prozess an jede erdenkliche Situation anpassen. Aufgrund der einfachen Implementierung der Robotik und des Pick&Place-Prozesses sinkt das Investitionsrisiko für den Einsatz von Robotern in Maschinenprozessen massiv. Zudem lässt sich die Produktivität durch die exakte Synchronisierung zwischen Robotern und den restlichen Maschinenkomponenten signifikant steigern.

Roboter und Maschine werden eins

Als Automatisierungsanbieter kann B&R Roboter und Steuerungstechnik aus einer Hand anbieten. Die Roboter des Mutterkonzerns ABB sind vollständig in das B&R-Automatisierungssystem integriert. Kunden profitieren dadurch von einer außergewöhnlich hohen Präzision bei der Synchronisierung zwischen Robotik und Maschinensteuerung. Zudem benötigen sie nur eine Steuerung und ein System für Entwicklung, Diagnose und Wartung.