Ein Problem bei der automatisierten Palettierung ist, dass oftmals mehrere Pallettentypen gleichzeitig genutzt werden, die sich in Form und Maßen unterscheiden. Darum kommt hier eine 3D-Time-of-Flight-Kamera zum Einsatz, die dem Roboter hilft, die Palettenebenen zu erkennen und die Abmessungen der Paletten zu erfassen.

Das effiziente Be- und Entladen von Paletten mithilfe von Robotern erfordert ein automatisiertes System, das unterschiedlich geformte und dimensionierte Paletten präzise und sorgfältig bei hohen Zykluszeiten handhaben kann. Die Palettenebenen sind dabei nicht immer flach, können sperrige Gegenstände enthalten oder geneigt angeliefert werden, was zu einer Schräglage der Ebenen auf der Palette führt. Unabhängig von der Palettiermethode ist das Ziel jeder Lieferkettenoperation, so viele Produkte wie möglich zu versenden. Dies kann nur erreicht werden, wenn der Platz auf jeder einzelnen Palette optimal genutzt wird – selbst wenn es nur ein zusätzliches Paket pro Palette ist.
Die in Deutschland ansässigen Unternehmen MSB Düren und Codesolo setzen ein Förder­system ein, bei dem ein Roboter Paletten strukturiert und präzise platziert. Dazu bedient der Roboter mehrere Palettentürme. Jeder dieser Türme besteht aus unterschiedlichen Palettentypen. Wenn ein neuer Palettenturm vom Gabelstapler angeliefert wird, erkennt die auf dem Roboterkopf montierte Helios-2-3D-Time-of-Flight-Kamera von Lucid den jeweiligen Palettenturm und erfasst die Abmessungen der Paletten, um den spezifischen Typ aus 20 Palettenformaten zu bestimmen.

Komplexe Palettentypen und Materialanforderungen meistern

In der Vergangenheit wurden ähnliche Palettiersysteme mit Lidar-Linienscannern umgesetzt, jedoch war deren Geschwindigkeit stark begrenzt. Eine Lösung mit Time-of-Flight-Kameras erwies sich aufgrund ihrer Genauigkeit, Auflösung und des SDKs zu einem attraktiven Preis als beste Methode. Eine der Herausforderungen bei der ToF-Lösung bestand darin, mehr als 20 Palettentypen zu handhaben, die sich teilweise nur geringfügig in ihren Abmessungen unterscheiden. Zudem sind die Paletten oft nicht präzise gefertigt oder leicht beschädigt. Verschiedene logische Verknüpfungen wurden implementiert. Zum Beispiel wurden zusätzliche Eigenschaften herangezogen, wenn die primären Messwerte nicht ausreichten, um eine eindeutige Identifikation zu gewährleisten, bis eine klare Übereinstimmung vorlag. Eine weitere Herausforderung war das Material der Paletten – einige Palettentypen waren mit einer halbtransparenten Plastikfolie bedeckt. Dies führte manchmal zu Messfehlern oder „Geisterdaten“ in den 3D-Messwerten der ToF-Kameras, ähnlich wie bei Lidar-Systemen. Die Kombination aus 3D-Messwerten und der gleichzeitig von der Helios2 gelieferten Intensitätsbilder erhöhte jedoch die Zuverlässigkeit erheblich.

Präzise und effiziente Automatisierung mit ToF

Jedes Mal, wenn eine neue Palette angefordert wird, misst die ToF-Kamera die genaue Position der obersten Palette eines ausgewählten Turms, sodass der Roboter diese präzise vom Turm heben kann. Dies funktioniert auch dann, wenn einzelne Paletten von der idealtypischen Positionierung abweichen. Die Kamera befindet sich im Zentrum der Greiferstruktur am Kopf des Roboters. Sie ist über ein einzelnes Kabel mit Power over Ethernet (PoE) mit einem IPC verbunden, das die Analysetools ausführt. Der IPC kommuniziert über eine zweite LAN-Verbindung mit dem Roboter und einer Siemens-SPS. Die Helios2 wird teils im Streaming-, teils im Einzelbildmodus eingesetzt. In diesem Modus zeichnet die Kamera bis zu 32 Bilder auf, aus denen ein gemitteltes Bild berechnet und an den IPC gesendet wird.

Eine effiziente Palettenlogistik

Zuvor wurden die Paletten in einem 5-Schicht-Betrieb von Hand in die Vorrichtung eingelegt. Diese Arbeit war unzumutbar, insbesondere da einige der Paletten sehr schwer sind. Durch die Implementierung eines automatisierten Palettierprozesses und den Einsatz von Time-of-Flight-Kameras erfolgt die Vorbereitung der Palettentürme nun in einer normalen Schicht, und der manuelle Aufwand sinkt. Zudem sanken die Kosten und Zykluszeiten. Nach Vergleichstests erwies sich die Helios-2-Time-of-Flight-Kamera als beste Lösung für das effiziente Be- und Entladen von Paletten. Besonders wichtig waren dabei die Genauigkeit, die Auflösung und das SDK zu einem attraktiven Preis.