Geht es um smarte Trends für Industrie und Produktion, fällt aktuell schnell der Begriff Cobot. Diese kollaborierenden Roboter ziehen sich seit einiger Zeit als Thema durch verschiedenste Szenarien im Industrieumfeld. Aktuelle Studien gehen davon aus, dass dieser Bereich der industriellen Automatisierung bis 2025 eine Marktoption von rund 7 Milliarden US-Dollar darstellen wird. Zudem ist diese Art der Automatisierung mit einem durchschnittlichen Cobot-Verkaufspreis von 15 bis 45.000 US-Dollar vermehrt auch außerhalb großer industrieller Fertigungs­anwendungen möglich. Cobots werden daher in immer mehr Produktionsstätten, Lagern und Co. zum Einsatz kommen.

Essenziell ist jedoch, dass Unternehmen innovative und integrierte Cobot-Konzepte entwickeln, die den Anforderungen gerecht werden. Um Flexibilität, Effizienz sowie Qualität in der Produktion zu erhöhen, ist ein durchdachtes Zusammenspiel von mobilen Robotern und Cobots gepaart mit integrierten Apps, Support und Risk Assessment, Kamera- sowie Vision-Technologie ratsam. Doch worauf kommt es hierbei an, und wie lassen sich smarte Kamera- und Bildverarbeitungssysteme mit dem Cobot kombinieren?

Lokalisierungs- und Landmark-Tools

In Anwendungsszenarien, in denen Aspekte wie Flexibilität und Qualität – nicht Geschwindigkeit – im Mittelpunkt stehen, schließen Cobots die Lücke mit anwendungsfreundlichen Software-Tools und integrierten Sensorfunktionen. Hierzu gehören beispielsweise Vision-Systeme mit Lokalisierungsmöglichkeiten. Einige Cobots können mit einem sogenannten Landmark-Tool navigieren. Diese Markierung wird von der im Roboter eingebauten Kamera leicht erkannt und kann als Bezugspunkt für seine Bewegungen genutzt werden. So kann der Roboter definieren, wo sich Anfahrpositionen befinden. Das ist besonders dann hilfreich, wenn Objekte oder Geräte während der Produktion bewegt werden.

Qualitätskontrolle und Barcode-Identifizierung

Unternehmen benötigen verstärkt einfach zu bedienende intelligente Kamera- und Bild­verarbeitungssysteme, um Muster zu erkennen, Qualitätskontrollen durchzuführen, Objekte zu platzieren und Barcodes zu identifizieren. Etwa in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Pharmazie oder Medtech: Hohe Erwartungen der Verbraucher an die Sicherheit sowie strikte gesetz­liche Anforderungen führen dazu, dass Unternehmen dieser Branchen einen wachsenden Bedarf an Vision-Systemen haben, die überprüfen, ob Informationen auf einer Verpackung oder einem Etikett gemäß definierter Verbraucherinformationen korrekt angebracht wurden. Statt isoliert zu agieren oder aufwändig neue Schnittstellen zu entwickeln, bietet es sich an, Bildverarbeitungssysteme bereits im Cobot-System zu integrieren, um so Rückverfolgbarkeits- und Protokollierungsprotokolle zu optimieren.

Ein in den Cobot integriertes Vision-System hilft beispielsweise, Verlässlichkeit, Konsistenz und Präzision kosteneffizient zu verbessern. Ein weiterer Vorteil ist die flexible Skalierbarkeit, die sich ganz nach dem Bedarf des Anwenders richtet. So ist es beispielsweise möglich, mit einem einfach integrierten System zu beginnen und dieses dann zu erweitern. Smarte Systeme, die auf Künstlicher Intelligenz (KI) oder Maschinellem Lernen (ML) basieren, unterstützen zusätzlich bei der effizienten Entscheidungsfindung mithilfe visualisierter Daten.

Höhere Genauigkeit durch KI at the edge

Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things (IIoT) ermöglichen zwar das Erfassen historischer Daten. Viele KI-Projekte haben jedoch Probleme, wenn es um die Visualisierung neuer Informationen geht. Vorausschauende Wartungs- und Kontrolllösungen, Stichwort Predictive Maintenance, wie Omrons Sysmac-AI-Controller können die Steuerungsfunktionen von Fertigungslinien und -anlagen mit KI-Verarbeitung in Echtzeit zu verschmelzen.

Moderne Produktionsstätten verlangen mehr denn je tiefes Knowhow und Datenerkenntnisse, die auf Maschinenebene – at the edge – generiert und gesammelt werden. Die Maschine lernt von ihren menschlichen Bedienern und verbessert ihre Leistung. Eine KI-gesteuerte Technologie kann sowohl Produkt- als auch Geräteausfälle anhand von Daten aus industriellen IoT-Geräten vorhersagen. Die Analyse kombinierter Daten ermöglicht es, Maschinenfehler schnell vorherzusagen und einen Anlagenstillstand sowie eine Verschlechterung der Produktqualität zu verhindern.

Der KI-Controller unterstützt Unternehmen, indem er Daten erzeugt und auswertet, die sich mit Zeitstempel versehen und einfach visualisieren lassen. Die Rohdatenerfassung wird at the edge vollständig automatisiert, was zu einer höheren Datengenauigkeit und Konsistenz führt. Darüber hinaus erstellt die Steuerung automatisch Datenmodelle aus der Korrelationsanalyse und überwacht anhand dieses Modells den Maschinenstatus. Ohne diese Automatisierung müssten Maschinenkonstrukteure und -betreiber eigene Analyse- und Optimierungsmöglichkeiten entwickeln, um Kosten für Cloud-Lösungen zu vermeiden.

Cobot mit Bildverarbeitung

Ein konkretes Beispiel, wie sich Kamera- und Bildverarbeitungstechnologie in ein Cobot-Angebot integrieren lassen, ist der Omron TM. Er eignet sich etwa für Montage, Verpackung, Inspektion und Logistik. Die Fünf-Megapixel-Kamera und das Vision-System sind zwei der größten Vorteile dieser Roboterserie. Das Bildverarbeitungssystem ist für Muster- und Objekterkennung sowie -positionierung, Farbklassifizierung und Barcode-Identifikation ausgelegt. Mit dem Task-Designer der Software können Anwender Aufgaben für den sofortigen Einsatz einrichten, ohne zusätzliche Kameras oder Beleuchtungstools installieren zu müssen. Die Kamera des Omron TM lokalisiert Objekte mithilfe des Autofokus in einem variablen Sichtfeld und bei variablem Abstand zwischen Kamera und Objekt.

Robotik, Kameratechnologie und Sicherheit als Dreiergespann

Cobots erwecken die flexible Fabrik der Zukunft zum Leben, da sie es Maschinen und Menschen ermöglichen, Seite an Seite (und Hand in Hand) zu arbeiten. Kombiniert zu einem Gesamtpaket mit mobilen Robotern, Bildverarbeitungstechnologie, Risikomanagement und Sicherheitsservices können Cobots Unternehmen im Industrieumfeld erhebliche Vorteile bringen. Die neuen Produkt­linien kollaborativer Roboter sind sicherer, einfacher zu programmieren und lassen sich leichter in andere Systeme integrieren. Hierdurch tragen sie maßgeblich dazu bei, eine intelligente und zukunftsorientierte Fertigungsumgebung zu realisieren. Innovative Cobots lassen sich in zahlreichen Anwendungen wie Maschinenbestückung, Be- und Entladen, Montage, Klebe­mittelauftrag, Prüfen oder Löten einsetzen. Zudem verfügen sie über ein integriertes und intelligentes Bildverarbeitungssystem und Anwender profitieren von weiteren Vorteilen, um Produktionsabläufe zu verbessern und Mitarbeiter zu entlasten.

Autor
Peter Lange, Business Development Manager Fixed Robotics bei Omron Electronics