Bisher war es ein Problem, unsortierte Teile aus Transportbehältern automatisch zu entnehmen. Mittels intelligentem 3D-Sensor kombiniert mit einer hochleistungsfähigen 3D-Software und einem Roboter hat Isra Vision eine hochflexible und kostengünstige Lösung für den „Griff in die Kiste" geschaffen. Dabei ermöglicht das Plug & Automate-Konzept sogar Anwendern ohne Expertenwissen, eine schnelle Installation und Inbetriebnahme.

Die 3D-Roboterführung steht heute im Fokus des Automobilbaus und der Fertigungsindustrie, da hiermit hundertprozentig überwachte und gleichzeitig vollautomatische Abläufe möglich sind und somit die Flexibilität und Produktivität erhöht werden kann. Die Montagetechnik steht beispielsweise immer wieder vor der Herausforderung, aus Transportverpackungen, wie Gitter- oder Euro-Palettenboxen, kontinuierlich Teile zu entnehmen und diese einer Montage- bzw. Bearbeitungsanlage zuzuführen.
Bisherige Verfahren haben sich in der Praxis meist nicht bewährt: So behelfen sich Fertigungsbetriebe mit einer geordneten Anlieferung, die aber mit erheblichem logistischem Mehraufwand verbunden ist. Es erweist sich als Normalfall, dass die Teile zwar sortenrein geliefert, aber nicht sortiert werden. Eine manuelle Entnahme hat den Nachteil, das Personal eingesetzt werden muss. Die eintönige Arbeit, bei der keine Fehler toleriert werden dürfen, widerspricht dem Streben nach einer flexiblen und automatisierten Fertigung. Bisher wird meistens in Mechanik investiert. Dabei sortieren Rüttelförderer die Werkstücke, die mit aufwändigen Prozeduren zugeführt werden. Diese mechanikdominierten Lösungen sind jedoch häufig sehr kostenintensiv, unflexibel und führen zu einem hohen Verschleiß der Zuführeinrichtung.

3D-Machine-Vision spart Platz und Kosten

Als vorteilhaft zeigt sich hier der Robotereinsatz. Machine-Vision-Systeme machen ihn möglich und reduzieren nachweislich die Kosten und erhöhen die Flexibilität. Der direkte „Griff in die Kiste" - auch als Bin Picking bzw. Random Bin Picking bezeichnet - bietet im Vergleich zur mechanischen Vereinzelung hohe Flexibilität bei der Variantenvielfalt der zu sortierenden Bauteile, da keine werkstückgebundenen Sortierer benötigt werden. Zudem ergibt sich eine Kostenreduktion durch den deutlich geringeren Bedarf an mechanischen Komponenten.
Wie die Anwendungen inzwischen in der Praxis zeigen, haben spezielle 3D-Sensoren von Isra Vision, den automatisierten „Griff in die Kiste" perfekt gelöst. Der Shapescan3D-Sensor ermöglicht mit Hilfe von zwei Standardkameras und einer speziellen Beleuchtung, die genaue Bestimmung der Lage der einzelnen Teile in der Kiste.

Plug & Automate: Know-how direkt zugänglich

Das gesamte Know-how für den automatisierten „Griff in die Kiste" - dazu gehören, die Fähigkeit des dreidimensionalen Sehens und die genaue Positionsbestimmung ungeordneter Objekte in allen Höhenlagen - wird nun über Plug & Automate den Anwendern zur Verfügung gestellt. Diese können die Lösungen mit dem 3D-Sensor selbst leicht installieren und in Betrieb nehmen. Mit einfacher Parametrierung anstelle umständlicher Programmierung ist die 3D-Roboterführung schnell startklar.
Die Sensoren, ausgerüstet mit Gigabit-Ethernet-Schnittstelle, sind stationär sowie mobil einsetzbar. Darüber hinaus werden viele weitere Standard-Kommunikationsschnittstellen, wie etwa Profinet, unterstützt.
Der Sensor kann stationär über der Kiste befestigt werden. Dabei hat er standardmäßig Kisten in der Größe einer Europalette komplett im Blick. Eine aufwändige Kinematik zum Verfahren des Sensors ist nicht notwendig. Deshalb arbeitet das System sehr schnell: Die Scan-Zeit des Gesamtvolumens der Kiste beträgt wenige Sekunden. Das System liefert dabei eine hohe Genauigkeit und kann flexibel für unterschiedliche Kistengrößen zum Einsatz kommen.

Intelligenz in ausgereifter Software

Die besondere Intelligenz der Sensorlösung steckt in der ausgereiften Software: Die beiden Kameras scannen den Kisteninhalt im Stereoverfahren und es entsteht eine so genannte 3D-Punktwolke, welche die zu erfassenden Objekte repräsentiert. Mit der neu entwickelten Auswertungsmethode des 3D-Shape-Sampling werden zunächst geometrische Primitive in der Punktewolke bestimmt. Die Software setzt dann komplexere Objekte aus diesen Primitiven zusammen. So können unterschiedlich geformte Objektteile sicher identifiziert werden. Eine robuste Erkennung der Teilegeometrie - auch unsortierter Objekte - wird sichergestellt. Zur Bestimmung der Lage der Objektteile in der Tiefe dient die Laserlinienprojektion. So kann der Sensor in der dritten Dimension sehen. Der „Tiefblick" ermöglicht dem Roboter die Leerung des kompletten Transportbehälters, auch ohne Zwischenlagen. Alle Bauteile in allen Tiefenlagen werden eindeutig zugeordnet und für den Roboter zugänglich gemacht. Dabei unterstützt ein intelligenter Algorithmus den Kollisionsschutz zwischen dem Robotergreifer und der Kiste, so dass der Greifer die Seitenwände des Transportbehälters nicht berührt. Das Verfahren ist unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen geeignet.

Zukünftige Automation heute nutzen

Mit Plug & Automate haben es Anwender selbst in der Hand, zukünftige Automationstechnologie bereits heute zu nutzen. Sie sind nun nicht mehr auf Experten angewiesen, um ihre Anlagen effizient zu automatisieren.