Prozessstabilität jetzt auf hohem Niveau

Sicherer Robotergriff

Vereinzelungsprozesse sind häufig das Nadelöhr in der Produktion. Ihre effiziente Ausführung bestimmt die Zufuhr des Arbeitsmaterials und damit den Durchsatz einer Maschine oder ganzer Linien. Eine automatisierte Lösung birgt erhebliche Vorteile, doch der ‚Griff in die Kiste‘ per Roboterhand galt lange Zeit als eine der großen Herausforderungen für Machine Vision. Heute ist das maschinelle Greifverfahren sicher umsetzbar und bietet mit kurzen Scan- und Rechenzeiten und halbautomatischem Teach-In neuer Teile eine hohe Prozesseffizienz und Anlagenverfügbarkeit.

Der Greifer vereinzelt die Schmiedrohteile an der Linie. Mit einem Scan können gleich mehrere Bauteile erfasst und nacheinander abgegriffen werden, um die Zykluszeiten weiter zu verkürzen. (Bild: Isra Vision AG)

Sechs Laserlinien wandern über die metallenen Schmiederohteile, nur Sekunden nachdem der Werker den Container mit dem unsortierten Inhalt an der Station platziert hat. Sie gleiten über glatte, glänzende Flächen, an denen der Zuschnitt der Rohlinge erfolgte, sowie die verwitterten und leicht rostigen Außenseiten der Teile. Sofort nach dem Scan greift ein Roboterarm mehrere von ihnen nacheinander ab. Sicher und zügig platziert er sie in einer Maschine oder auf einem Förderband. Was nach einem alltäglichen Ablauf in einer Fertigungsstraße klingt, beschreibt einen Meilenstein des maschinellen Sehens. Das sichere Greifen unsortierter Teile aus einem Behälter war über Jahre hinweg aufgrund der vielen möglichen Störfaktoren in Produktionsumgebungen und dem erheblichen Programmieraufwand eine der großen Aufgaben der industriellen Bildverarbeitung.

Komplexe Greifaufgaben

In einer Kooperationsinitiative mit einem Automobilzulieferer entwickelte Isra Vision den Shapescan3D. Schon bei seiner Entstehung wurde der Sensor darauf ausgelegt, die typischen Erschwernisse rauer Produktionsumgebungen zu meistern: variierende Teilegeometrien, wechselnde Containerformen sowie Schmutz, Staub und Umgebungslicht stellen die herkömmliche Technik auf die Probe. Laserbeleuchtung und Optik des Systems hingegen sichern eine verlässliche Erkennung der Bauteile – ganz gleich, wie die Oberfläche der Objekte beschaffen ist. Ob Radnaben, polierte Bremsscheiben oder verschmutzte Schmiederohlinge: ungeachtet der Distanz zum Container erhebt der Sensor den Containerinhalt als Punktwolke detailliert und mit hoher Tiefenschärfe. Seine Zwei-Kamera-Stereometrie erfasst das gesamte Volumen jedes Behälters. Mit Hilfe des Sensors greifen Roboter kleinste als auch umfangreiche Teile, mit Maßen von 15 bis 2.000mm3, aus jeder beliebigen Lage.

Die Konfiguration über die grafische Benutzeroberfläche erlaubt einen schnellen Start ohne Unterstützung durch Ingenieure und Techniker. (Bild: Isra Vision AG)

Fast-Collision-Check-Funktion

Zykluszeiten automatisierter Greifprozesse sind absolut kritisch für die Gesamtdauer eines Fertigungsprozesses. Schnelle Scanzeiten ermöglichen eine effiziente Taktung und erhöhen so Produktivität und Ertrag. Die ultrakurzen Scanzeiten des Shapescan3D ermöglichen auch bei anspruchsvollen Produktionsgeschwindigkeiten eine optimale Kontinuität im Produktionsablauf. Ob für das Vorsortieren in einem Magazin oder zum direkten Beladen des Förderbands oder einer Maschine: Der geringe Zeitaufwand stellt stets die taktoptimale Versorgung mit Bauteilen sicher. Dies erreicht das System dank einer schnellen Datenverarbeitung und dem sogenannten Fast-Collision-Check: Der Sensor erfasst die Lage mehrerer Teile, so kann ein Roboter wiederholt nacheinander kollisionsfrei zugreifen. Durchschnittlich ist erst nach jeder zehnten Entnahme ein neuer Scan notwendig, was die Greifzyklen deutlich beschleunigt. So wird die Investition in den Sensor in kürzester Zeit profitabel. Zusätzlich verkürzen bei vorsortierten Kisteninhalten gespeicherte Abräumschemata sowohl Rechen- als auch Scanzeit. Neue Teile erlernt der Sensor schnell anhand eines CAD-Datensatzes. Die möglichen Bauteilgeometrien sind durch digitale Vorlagen nahezu unbegrenzt. Bediener passen einige Parameter an, anschließend kalibriert sich das System automatisch für die neue Anwendung. Durch intuitive Bedienbarkeit nach dem One-Touch-Prinzip ist dafür kein spezielles Vorwissen notwendig, so ist jede Einrichtung weniger fehleranfällig und ermöglicht hochgradig belastbare Prozesse und Abläufe. Anwender berichten zusätzlich von Einsparungen bei Energie- und Rüstkosten. Auch eine hohe Lärmbelastung durch Vereinzelungsanlagen wie einen Rüttelförderer oder hohe körperliche Anstrengungen für das Entleeren einer Kiste mit Metallteilen werden mit dem Shapescan3D vermieden.

Mit mobilen Touchscreen-Geräten lassen sich verschiedene 3D-Sensoren kabellos steuern und zu einem kollaborativen Sensornetzwerk verbinden. Durch kabellose Verknüpfung können z.B. Softwareupdates und Wartungsprüfungen an allen Systemen gleichzeitig durchgeführt werden. (Bild: Isra Vision AG)

Touch & Automate

Ob in der Automobilproduktion, Zulieferindustrie, Gießereien, selbst bei Rohteilen aus Kunststoff für Weiße Ware – die Sensorlösung erledigt Greifaufgaben zeit- und kosteneffizient. Wie alle Plug&Automate-Sensoren ist auch Shapescan3D in kürzester Zeit betriebsbereit. Als Touch&Automate wird die Plug&Automate-Reihe weiterentwickelt: Mit mobilen Touchscreen-Geräten lassen sich die Sensoren kabellos steuern und zu einem kollaborativen Sensornetzwerk verbinden. Erhobene Daten stehen allen im Netzwerk angeschlossenen Systemen zur Verfügung. Für den Griff in die Kiste bedeutet das etwa, dass neue Teilformen einfach durch einen anderen Sensor dreidimensional erfasst werden können, um die Teile später mit einer Shapescan3D-Anlage aus einer Kiste zu greifen. Schon jetzt lassen sich außerdem mehrere Sensoren von nur einem Arbeitsplatz aus steuern. Durch kabellose Verknüpfung können bspw. Softwareupdates und Wartungsprüfungen an allen Systemen gleichzeitig durchgeführt werden.