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Roboterapplikationen: Werkstückhandling mit „Vision“

Am Anfang war das Rohteil – doch wie kommt das Werkstück in die Linie oder Maschine? Je nach Anlieferungszustand kann diese Aufgabe recht schnell komplex werden. Zuverlässige 3D-Objekterkennungssysteme erfassen die Daten optisch und werten sie aus. Je nach Anforderung arbeitet Liebherr mit unterschiedlichen 3D-Visionssystemen und beherrscht gleichermaßen die Zuführung chaotisch gelagerter Teile prozesssicher.

Bei der Automation von Linienanfang und -ende kommt es darauf an, wie die Werkstücke zugeführt und abgelegt werden. Handelt es sich bei der Anlieferung um eine reine einlagige Depalletierung, reicht eine Kontur- oder Merkmalerkennung, damit ein automatisches Greifen und Übergeben an den Folgeprozess stattfinden kann. Sobald die Werkstücke auf mehreren Ebenen stehen, etwa gestapelte Blister oder Tablets, braucht der Roboter ein 2½D- oder 3D-System. Bei Ersterem wird die dritte Dimension über Konturabstände bzw. über Grauwerte hochgerechnet. Bei einem echten 3D-Verfahren misst das System dagegen die Punkte im Raum.

Für die Positionierung gilt dasselbe: Je genauer das Werkstück abgelegt werden muss, desto anspruchsvoller sind die Anforderungen an das Visionssystem. Eine Ablage auf ein Förderband ist simpel, die Positionierung innerhalb einer Werkzeugmaschine anspruchsvoll. Je flexibler die Ein- und Ausschleusung sein soll, desto komplexer wird das System. Hinzu kommen Verhaltensregeln, wie die Erkennung von und der Umgang mit fehlenden oder falschen Teilen, und Kollisionsmodelle – unterschiedliche Fragestellungen, auf die Automationssysteme von Liebherr eine Antwort haben.

Neue Visionssysteme für das Bin Picking

Je nach Anforderung arbeitet Liebherr mit einer Auswahl von drei unterschiedlichen Varianten. Beim 3D-Visionssystem mit Laser-Laufzeitverfahren handelt es sich um einen Rotlicht-Laser. Er bietet eine sehr robuste Lösung unabhängig von Umgebungslicht und Verschmutzungsgrad. Eine Alternative ist ein 3D-Visionssystem mit präzisem zweistufigem Laser-Triangulationsverfahren mit einem Blaulicht-Laser. Dieses System eignet sich für Werkstücke aus Metall, organischen und semitransparenten bzw. spiegelnden Materialien. Die dritte Möglichkeit ist das hochflexible 3D-Stereo-Visionssystem mit Triangulationsverfahren, unterstützt durch eine zusätzliche Projektoreinheit. Es eignet sich insbesondere für kurze Taktzeiten. Das 3D-Stereo-Visionssystem kann mit einer speziellen Projektortechnik eine vollständige und homogene Tiefeninformation der Szene erstellen.

Dadurch ergibt sich eine schnelle und hochauflösende Bilderkennung. Ein Roboter mit patentierten Zusatzachsen kann damit einen bis zu einem Meter tiefen Transportbehälter prozesssicher entleeren. Die optische Erfassung, abhängig vom Visionssystem und die damit verbundene Auswertung erfolgt innerhalb von fünf Sekunden. Das ermöglicht kurze Taktzeiten für das Gesamtsystem. Durch die hohe Auflösung ist die Oberfläche der Datenwolken glatt und beinahe rauschfrei. Diese hochwertigen Messwerte werden an die Hauptsoftware des Bin-Picking-Systems übermittelt. Die Software erlaubt das einfache Erlernen von Werkstücken, Greifern und ihren Griffpunkten.

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