In der Intralogistik gehört Palettieren zu den besonders anspruchsvollen Anwendungen. Beim Stapeln von Kartons, Säcken oder Flaschenpaketen auf Paletten im letzten Schritt vor dem Versand ist Effizienz gefragt. Gleiches gilt für die Depalletierung im Wareneingang des Empfängers. Automatisierte Palettierlösungen, ob konventionell oder robotergestützt, bieten dafür erhebliche Produktivitäts- und Effizienzsteigerungen. Die Industrie ist dabei ständig auf der Suche nach Innovationen, die höchste Flexibilität der Palettenmuster und eine geringe Zykluszeit ermöglichen und minimalen Platz beanspruchen. In diesem Zusammenhang gewinnen Palettierroboter-Systeme zunehmend an Bedeutung. Sie bieten genau diese Flexibilität und sind gleichzeitig leicht an wechselnde Bedürfnisse und Produkte anpassbar. Damit bieten sie oftmals ein erhebliches Einsparungspotential. Roboterpalettierung erhöht den Durchsatz beim Handling verschiedener Gebinde deutlich.

Klassische Palettier- oder Depalettier­roboter sind dabei jedoch oft starr und zeitaufwändig in der Einrichtung, zumal sie blind arbeiten und nicht mit verschobenen oder deformierten Gütern zurechtkommen. Damit diese Roboter sehenden Auges zu Werke gehen können, hat das Unternehmen Speed Solution Group mit Sitz in Bangkok in Zusammenarbeit mit ABB Robot in Thailand eine automatisierte 3D-Palettierungs-Bildverarbeitungslösung entwickelt. Mithilfe einer Ensenso-3D-Kamera von IDS depalettieren Roboter von ABB Waren unterschiedlicher Größen und Formen vollautomatisch, mit hoher Genauigkeit und Verlässlichkeit.

Automatisches Depalettieren ohne menschliche Eingriffe

Der vollautomatische Depalettier-Roboter wird dort in einem unbemannten Lager eingesetzt. Wichtigste Anforderung: Der Roboter muss in der Lage sein, auf den zu entladenden Paletten unterschiedliche Produktmodelle bzw. Kartons genau zu erkennen und präzise zu handeln. Gelöst wird das Problem mit der Ensenso-3D-Kamera, genauer: dem Modell X36. Sie eignet sich für Arbeitsabstände bis zu 5 m und zum Erfassen von stehenden Objekten mit einem Volumen von mehreren Kubikmetern und liefert schnell ein präzises Bildergebnis, was wiederum eine hohe Taktgeschwindigkeit und somit einen hohen Durchsatz ermöglicht.

Die 3D-Kameras arbeiten nach dem Prinzip des räumlichen Sehens (Stereo Vision), das dem menschlichen Sehvermögen nachempfunden ist: Zwei Kameras betrachten dabei das Objekt aus unterschiedlichen Positionen. Obwohl der Bildinhalt beider Kamerabilder identisch scheint, weisen sie Unterschiede in der Lage der betrachteten Objekte auf. Da Abstand und Betrachtungswinkel der Kameras sowie die Brennweite der Optiken bekannt sind, kann die Ensenso-Software die 3D-Koordination des Objektpunkts für jeden einzelnen Pixel bestimmen. Das Ergebnis ist eine 3D-Punktewolke, die die benötigten räumlichen Objektinformationen enthält.

Millimeter-genaue Navigation

In diesem Fall ist es ein genaues Punktewolkenbild der Palette. Das System findet anhand der in der Punktewolke enthaltenen Bildinformationen die Kistenposition in Millimeter-Genauigkeit und sendet mit der NX-Software der Speed Solution Group alle Kistenpositionen an den ABB-Roboter. Die in enger Zusammenarbeit mit ABB Robot entwickelte 3D Vision Software macht das System schnell und stabil und versetzt den Roboter in die Lage, die jeweiligen Kisten präzise und damit ohne Beschädigung aufzunehmen.

Das System wurde so konzipiert, dass es der ABB-Controller steuern kann: Die ABB-Robotersoftware startet das Vision-System, um die Position über TCP/IP (eine Gruppe von Netzwerkprotokollen) zu erfassen und zu liefern. Auch die Parametereinstellung des Roboters erfolgt durch die ABB-Robotersoftware. Das System ist dadurch in der Lage, die genaue Position der Ware und die Reihenfolge, in der die Ware aufgenommen wird, zu bestimmen. So wird der Fahrweg des Roboterarms optimiert und der Roboter kann mit maximaler Geschwindigkeit und Effizienz arbeiten.

Athapol Tantisantikorn, Sales Manager bei SSG, ist überzeugt: „Das System bietet dank der 3D-Vision-Technologie von Ensenso und unserer stabilen NX-Software eine äußerst flexible und schnelle Lösung. Das System kann gleichzeitig verschiedene Größen und Formen von Waren handhaben.“ Die Software wurde zusammen mit ABB (Thailand) entwickelt und arbeitet sehr erfolgreich im Warenausgangslager eines großen Kunden.

Kamera

Die Aufgabe ist wie geschaffen für die Kameras aus der Ensenso X-Reihe. Jedes Ensenso X36 3D-Kamerasystem mit FlexView2 Technik besteht aus der Projektoreinheit, zwei GigE Kameras mit wahlweise 1,3 MP oder 5 MP Sensoren (CMOS, monochrom), Befestigungs- und Einstellwinkeln, drei Objektiven sowie Sync- und Patchkabeln zur Verbindung der Kameras mit der Projektoreinheit. Mittels des in der Software integrierten Setup-­Wizards ist die Fokussierung und Kalibrierung einfach einzurichten und zu bedienen.

Die Flexview2-Technik verbessert die räumliche Auflösung und ermöglicht eine hohe Robustheit des Systems bei dunklen oder reflektierenden Oberflächen. 3D-Objekterkennung, Lokalisierung und Klassifizierung, Roboteranwendungen, wie Bin Pick­ing und Objekterfassung bis zu 8 m³, wie beispielsweise die beschriebenen Paletten, gehören zu den Paradedisziplinen dieser 3D-Kamera. Damit eignet sie sich gut für den Bereich Logistikautomation, zum Beispiel (De-)Palettierung und Automatische Lagersysteme.

Das hat auch Tantisantikorn überzeugt. Die GigE-Schnittstelle, der 5 MP-CMOS-Sensor, das zu verarbeitende Datenvolumen und die gut zu integrierende Größe der Kamera waren darüber hinaus entscheidend für die Wahl des Kameramodells.

Fazit

Die Vorteile des Systems liegen auf der Hand: „Einfache Konfiguration, gutes SDK mit stabiler API, Flexibilität“, nennt Tantisantikorn. Der Depalettierroboter arbeitet effizienter, als es Menschen je können, noch dazu mit hoher Genauigkeit. Darüber hinaus werden Mitarbeiter geschont und müssen keine schweren Pakete bewältigen, Verletzungen oder Unfälle mit Personenschaden werden minimiert, im unbemannten Lager ganz vermieden. Eine hohe Verfügbarkeit und Investitionssicherheit sowie Produktionsflexibilität bei niedrigem Personaleinsatz sichern den langfristigen Erfolg.

Autorin
Silke von Gemmingen, Marketing bei IDS