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DER KONSTRUKTEUR 10/2020

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DER KONSTRUKTEUR 10/2020

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK RAUS AUS DER KISTE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Bin-Picking per Plug-and-play-Roboterführung erweist sich in vielen Fällen nicht als eine dauerhaft störungsfreie Lösung. Auswahl der Sensorik, Design der Greifer, Berechnung von Greifkoordinaten, Planung von Roboterbahnen, Ausführung von Zwischenablagen oder Prozessübergaben – zu komplex und ineinandergreifend sind oftmals die Herausforderungen rund um den „Griff in die Kiste“. Eine schlüsselfertige Bildverarbeitungslösung ermöglicht zuverlässiges Bin-Picking. Vom stabilen, prozesssicheren Entnehmen von Teilen bis zur gezielten, kontrollierten und bei Bedarf auch orientierten Einzelablage berücksichtigt der ganzheitliche Ansatz der Bildverarbeitungslösung VMT PickFinder3D der Mannheimer VMT Vision Machine Technic Bildverarbeitungssysteme GmbH alle Aspekte einer automatisierten Entnahme von Teilen aus chaotischen Szenarien einschließlich der prozesssicheren Handhabung. Hierunter fällt auch die Einbeziehung der Kunden in die Auslegung und Optimierung ihrer Systemlösung – vom Projektstart über die Inbetriebnahme und Schulung bis zum After-Sales-Service. Die Bildverarbeitungslösung ermöglicht dabei ein optimiertes Design sowohl von reinen Bin-Picking-Lösungen als auch von vollständigen Applikationszellen, die sich nahtlos in Prozessketten integrieren lassen. Das offene Konzept bietet dabei Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an die Aufgabenstellung. So können nahezu beliebige 3D-Sensoren Autor: Dr.-Ing. Michael Kleinkes, Technischer Leiter (CTO), VMT Machine Vision Technic Bildverarbeitungssysteme GmbH, Mannheim angebunden und die Greiftechnik des Roboters individuell ausgelegt und ausgewählt werden. VMT PickFinder3D unterstützt alle gängigen Feldbusstandards sowie die Steuerungen aller großen Roboterhersteller. Die mit Softwaremodulen frei konfigurierbare Auswertesoftwareplattform MSS (Multi Sensor System) erlaubt die konsequente Adaption des Griffs in die Kiste an die jeweilige Aufgaben stellung wie auch an besondere Kundenwünsche. Die PXL+-Technologie – eine eingetragene Marke der Pepperl+Fuchs AG, zu der die VMT Bildverarbeitungssysteme GmbH gehört – eröffnet völlig neue Möglichkeiten der Entnahme aus chaotischen oder teil-chaotischen Szenarien, beispielsweise eine Teileselektion nach Farbauswahl, Luminophor-Markierung oder nach Wärmestrahlung. CHAOS IN DER KISTE MASCHINELL MEISTERN Ob bei der Zuführung von Teilen in Verbau- und Montageprozesse oder der Bereitstellung von Artikeln in der Kommissionierung – in diesen und zahlreichen weiteren Fällen erfolgt die Bereitstellung großer Teilemengen oft aus Prozessgründen als Schüttgut chaotisch angeordnet in einem Kleinladungsträger oder einem Kommissionierbehälter. Für eine Maschine ist die Aufgabe äußerst komplex, denn die Teile müssen sicher identifiziert, in ihrer dreidimensionalen Lage und Ausrichtung erkannt und eindeutig unterschieden werden. Das Greifmittel – die Hand des Roboters – soll möglichst klein und flexibel sein, ist aber auch exakt auf die Eigenschaften der zu greifenden Teile abzustimmen – auch ein Verhaken oder Aneinanderhaften von Teilen muss greif- und prozesstechnisch berücksichtigt werden. Die zeitliche Performance der Detektions- und Greiflösung muss optimal zu Robotertakt und Prozesszyklus passen. Wohl kein Plugand-play-System zur Roboterführung kann all dies ab Werk berücksichtigen – was dann am Maschinenbauer, Integrator oder gar dem Betreiber hängen bleibt. VMT PickFinder3D hingegen steht für die Planung und die optimierte Auslegung von Robot Vision durch VMT. Das schüsselfertige Lösungskonzept aus Sensorik, MSS-Software, Auswerte-PC, Verkabelung, Inbetriebnahme, Schulung und After-Sales-Betreuung macht die automatisierte Teileentnahme aus chaotischen Szenarien sehr integrations- und bedienfreundlich, maschinell beherrschbar und dauerhaft verfügbar. 20 DER KONSTRUKTEUR 2020/10 www.derkonstrukteur.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GENAUE ANALYSE DER ANFORDERUNGEN Hochperformante Bin-Picking-Lösungen, wie sie VMT PickFinder3D ermöglicht, entstehen deutlich vor dem erstmaligen Griff in die Kiste. Das Wichtigste sind oftmals auch nicht der Sensor oder die Software, sondern eine sorgfältige Analyse der Anforderungen, des Prozesses und Randbedingungen. VMT gewährleistet ein fehlerfreies Lösungsdesign, beispielsweise beim Layout der gesamten Zellenlösung oder dem Auslegen von Übergabeprozessen und Zwischenablagen. Entscheidend für die Performance des Bin-Picking ist auch das richtig auf die Aufgabenstellung angepasste Design der Greifelemente. VMT projektiert für jede Applikation die passende Greiferlösung, die dann in der Folge auch bei der Berechnung der sicheren Greifkoordinaten und der optimalen Roboterbahn berücksichtigt wird. VMT PickFinder3D punktet zusätzlich mit Sensoroffenheit – neben den 3D-Sensoren VMT LightScan und VMT DeepScan von VMT können auch die Geräte anderer Hersteller in die Lösung integriert werden. Bei Bedarf ist es möglich, simultan mehrere 3D-Sensoren als Sensorsystem einzusetzen, beispielsweise bei großen oder nicht gängigen Behälterformaten. Ebenfalls integrierbar ist eine 2D-Flächenkamera zur Nachkontrolle der gegriffenen Bauteile. Die Systemanbindung bietet ebenfalls zahlreiche Freiheitsgrade, unter anderem hinsichtlich unterschiedlicher Automatisierungssysteme und Robotersteuerungen sowie der industrieüblichen Feldbusschnittstellen. GRIFFATTRAKTIVITÄT FÜR EINEN SICHEREN PROZESS Jeder Griff in die Kiste beginnt mit einem Blick in die Kiste. Hierfür macht der Sensor eine Aufnahme der Bauteile-Szenerie im Behälter und ermittelt ein präzises 3D-Profil der darin befindlichen Objekte. Dabei kann der PickFinder3D auch verschiedene Komponenten in OPTIMAL BERECHNETE ROBOTER- BAHNEN UNTERSTÜTZEN KURZE TAKTZEITEN derselben Szenerie unterscheiden und handhaben. Farben, Oberflächen und Reflexionseigenschaften haben keinen Einfluss auf die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Erkennung. Die Rohdaten in Form einer Punktwolke werden von der MSS-Software vorverarbeitet. Hierbei werden zum einen die Geometrie, die Position und die Ausrichtung des Behälters erkannt und die Kerndaten dieser „Region of Interest“ aus den Rohdaten gefiltert. Zum anderen werden messtechnische Ausreißer eliminiert. Die per CAD hinterlegten oder über die Kamera eingelernten Teile werden dann durch effiziente Matchingverfahren in der Punktwolke gesucht und identifiziert. Die Software errechnet dabei für jedes erkannte Teil ein Profil seiner Griffattraktivität und erstellt daraus eine Priorisierungsliste der Greifkandidaten. Hierbei können besondere Vorgaben des Anwenders berücksichtigt werden, um beispielsweise zunächst nur Teile einer bestimmten Lage zu greifen. Für den letztlich ausgewählten Greifkandidaten werden die Koordinaten für das sichere Greifen ermittelt. Gleichzeitig wird die Roboterbahn für die Greifund Entnahmebewegung des Roboters berechnet und auf Singularität und Greifbarkeit des Teils sowie Kollisionsfreiheit geprüft. Hierbei wird dem Roboter eine Vielpunktbahn vorgegeben, die alle Hindernisse berücksichtigt, sodass ein Anfahren an das Teil und Ausfahren aus der Kiste ohne Kollision sichergestellt ist. ROBOTERFÜHRUNG ÜBER DIE INTELLIGENTE PUNKTWOLKE Die Komplettlösung PickFinder3D entwickelt sich stetig weiter. In Kombination mit dem hybriden Ansatz der PXL+-Technologie ist es künftig möglich, über neue Informationskanäle „intelligente 3D- Punktwolken“ zu erzeugen. Diese bilden dann nicht nur die x-, y- und z-Messwerte von 2D- oder 3D-Kameras ab, sondern fusionieren sie mit zusätzlichen, nicht geometrischen Objektinformationen, die beispielsweise von Lumineszenz- oder Infrarot-Wärmebildkameras stammen können. Mit der so erweiterten Punktwolke wird es möglich, die Griffattraktivität weiter zu differenzieren, beispielsweise, um zuerst Teile einer bestimmten Klasse, einer präferierten Farbauswahl, mit Luminophoren markierte Teile oder solche Komponenten zu greifen, von denen eine prozessbedingte Wärmestrahlung ausgeht. Bilder: Aufmacher: Evgeniia – stock.adobe.com, 01: VMT Machine Vision Technic Bildverarbeitungssysteme GmbH www.vmt-systems.com Vor dem Griff in die Kiste ermittelt die Bildverarbeitungslösung die Lage von Teilen sowie den Füllgrad im Behälter Besuchen Sie uns auf YouTube! Magnetsysteme ı Magnetgummi ı Magnetfolie ı Bedruckte Magnete ı Magnethaftflächen Tel +49 9367 / 98977-0 ı Mail info@schallenkammer.de ı Web www.schallenkammer.de Ihr Ideengeber, Entwicklungspartner und Zulieferer für magnetische Lösungen.

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