Der Arbeitsablauf, der den Framesense automatisieren soll, ist Teil vieler Fertigungsvorgänge: Ein Bauteil kommt aus einer Maschine – hier eine Presse – und läuft auf einem Förderband zu einem Behälter, wo es eingestapelt wird. Das Einsetzen der Pressteile in den Behälter übernahmen bisher Mitarbeitende. Denn diese Aufgabe ist komplexer, als auf den ersten Blick zu vermuten: Neben dem eigentlichen Einsetzvorgang muss zunächst der passende freie Platz für das Teil bestimmt werden. Gleichzeitig müssen eventuelle Verriegelungen beseitigt werden und eine generelle Kontrolle der Containers auf eventuelle Defekte vorgenommen werden.
Typen-, Form- und Positionsprüfung
Dass diese Aufgaben nun ein Roboter mit Vision-System übernehmen soll, war technologisch herausfordernd. Denn die Behälter stammen von verschiedenen Herstellern, sind von unterschiedlichem Typ und variieren teilweise in ihren Dimensionen. Zu ihrer vollautomatischen Be- und Entladung muss also die Position mehrerer relevanter Merkmale der Container für eine Multivektorkorrektur des Roboters bestimmt werden. Dennoch müssen zeitliche Verzögerungen ausgeschlossen werden und die Positionierung der Bauteile muss millimetergenau erfolgen.
Grundlage für die prozesssichere und kollisionsfreie Bahnführung des Beladeroboters ist daher eine Typen-, Form- und Positionsprüfung des jeweiligen Behälters. Dafür nutzt VMT aus Mannheim gleich vier 3D-Kameras pro System. Die vier Sensoren nehmen je einen Teil des gesamten Bildfeldes auf, das aus zwei Containern bestehen kann. Dabei schauen stets zwei Kameras auf einen Behälter.
Detaillierte 3D-Punktewolke
Die Daten aus zwei Perspektiven ergeben einen höheren Informationsgehalt der 3D-Punktewolke. Die Punktewolken aller vier Sensoren werden für die anschließende Auswertung kombiniert. Die Kalibrierung sowie die Zusammenführung der Messdaten und ihre anschließende Auswertung erfolgen mit VMTs Bildverarbeitungssoftware MSS (Multi Sensor Systems) auf einem eigenen IPC mit Anbindung an die jeweilige Robotersteuerung.
Das Hauptergebnis der Bildverarbeitung ist die Multivektorkorrektur. Dabei wird der Roboter so korrigiert, dass er das Bauteil an der nächstmöglichen passende Ablageposition einsetzten kann. Nebenergebnisse sind Fehlermeldungen aufgrund von Störobjekten im Container, die das Befüllen verhindern würden. Zudem können beschädigte Behälter erkannt und aussortiert werden.
Robustes 3D-Kamerasystem
Kameraseitig nutzt VMT Ensenso 3D-Kameras der IDS Imaging Development Systems GmbH – zunächst das Modell X36. Die aktuelle Ausbaustufe wird aber nun mit der Ensenso C Variante ausgestattet, vor allem wegen der besseren Projektorleistung sowie der höheren Aufnahmegeschwindigkeit. Zusätzlich ermöglicht die Ensenso C ein größeres Messvolumen. Ein wichtiges Kriterium für Framesense, denn der Roboter kommt nur bis zu einem bestimmten Abstand an die zu befüllenden Behälter heran.
Die Spezifikationen der Ensenso C entsprechen genau den Anforderungen von VMT, wie Projektleiter Andreas Redekop erläutert: „Eine hohe Projektorleistung und Auflösung zusammen mit einer schnellen Datenverarbeitung waren unsere technischen Hauptkriterien bei der Kameraauswahl. Der Verbau in einem festen Gehäuse war auch von Vorteil.“
Im Vergleich zu anderen Ensenso-Modellen liefert die Ensenso C sowohl 3D- als auch RGB-Farbinformationen. Das Gehäuse des robusten 3D-Kamerasystems erfüllt die Voraussetzungen der Schutzklasse IP65/67. Es bietet eine Auflösung von 5 MP und ist mit Baselines von aktuell bis ca. 455 mm erhältlich. Damit können auch große Objekte zuverlässig erfasst werden.
Die Ensenso C Kamera adressiert vor allem großvolumige Anwendungen in Medizintechnik, Fabrikautomation und der Logistik. IDS-Produktmanager Lukas Neumann: „Die hohe Projektorleistung und große Sensorauflösungen sind vor allem im Bereich der Intralogistik vorteilhaft. Hier müssen aus einer großen Distanz mit einem großen Messvolumen hochpräzise Bauteile gegriffen werden.“ Für andere Entstapel- oder Bin-Picking-Applikationen in der klassischen Logistik kann er sich eine ähnliche Kamera mit hoher Projektorleistung, aber geringerer Auflösung und schneller Aufnahme vorstellen. Weiteren Automatisierungslösungen in Verbindung mit „sehenden“ Robotern steht also nichts im Wege.
IDS Imaging Development Systems GmbH
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