Bin Picking mit 3D Robot Vision – die neue Generation der Zuführtechnik

Einsatzmöglichkeiten für das Bin Picking und die Stapelentnahme

Die 3D Robot Vision hat eine hochpräzise Lageerkennung verschiedener Produkte. Darunter auch Formen mit vielen gekrümmten Oberflächen, sowie weiche Objekte mit komplizierten Strukturen. So kann das System eine Vielzahl von Elementen erkennen, darunter kleine Schrauben und Bolzen, Kfz-Teile wie Zahnräder und Pleuelstangen, große Teile wie Türflügel und Schalldämpfer sowie Produkte aus Metall, Kunststoff und Gummi. Die 3D Robot Vision unterstützt auch zylinderförmige oder dünne Platten, oder Teile mit glänzenden oder lackierten Oberflächen. Der robotergesteuerte Griff in die Kiste bietet eine effiziente und sicherer Alternative zu den gängigen Zuführtechniken. 

Kurbelwellen

Pleuelstangen

Getriebegehäuse

Kühler

Differential-Getriebe

Homokinetische Gelenke

Gepresstes Metall

Schrauben

Auto-Klimaanlagen-Teile

Gesintertes Metall

Batterien

Anwendungsbeispiele für die 3D Robot Vision

Objekte mit unterschiedlichen Formen und Materialien können mit der 3D Robot Vision stabil und sicher kommissioniert und vereinzelt werden. Der Griff in die Kiste mit einem via Robotersteuerung und einer Hochleistungskamera macht veraltete Methoden der Vereinzelung überflüssig.

Die 3D Robot Vision kann zum Beispiel für die Kommissionierung schwerer Objekte mit komplizierten Formen wie Kurbelwellen von Automotoren eingesetzt werden. Kurbelwellen und andere geschmiedete Materialien dieser Art sind schwer und stellen für die Bediener eine schwere körperliche Belastung dar. Aufgrund der Größe und des Gewichts besteht zudem ein hohes Unfallrisiko. Eine Bin Picking Lösung mit 3D Robot Vision ermöglicht eine genaue Kommissionierung, Vereinzelung und Platzierung, bei der die Mittelwelle jeder Kurbelwelle entsprechend der erfassten Bilddaten gegriffen wird. Diese Methode eliminiert die physische Belastung der Bediener und senkt dadurch das Unfallrisiko.

Entnahme von Flanschen als Schüttgut

Durch den Einsatz von vier Kameras, die das Bildfeld aus verschiedenen Richtungen erfassen, können stabile Punktewolken ohne Abschattungseffekte erzeugt werden.

Entnahme von glänzenden Metallobjekten als Schüttgut

Der neu entwickelte Projektor sorgt für kraftvolles Licht und die hochauflösenden CMOS-Sensoren erfassen einen großen Dynamikbereich. Eine Methode, die auch bei glänzenden Oberflächen einwandfrei funktioniert.

Entnahme von Schrauben als Schüttgut

Der integrierte Hochgeschwindigkeitsprozessor ermöglicht eine schnelle 3D-Suche, welcher im Vergleich zu gängigen, per 3D-Bildverarbeitung gesteuerten Robotern, zu kürzeren Taktzeiten führt. 

Entnahme von dünnen Metallblechen als Schüttgut

Der hochauflösende, rauscharme Bildsensor erkennt selbst geringe Höhenunterschiede und kann sie pixelgenau erfassen.

Entnahme von Metallzylindern als Schüttgut

Das System projiziert ein Muster in 90-Grad-Winkeln und analysiert es. Hierdurch wird der Einfluss von Reflexionen auf glänzenden Oberflächen reduziert.

Automatische 3D-Kalibrierung mit nur einem Klick

Für alle Anwender kann die Kalibrierung einfach und zugleich sehr präzise per Knopfdruck durchgeführt werden.
* Wiedergabegeschwindigkeit: 4×

Die Vorteile von Bin Picking

Der Einsatz einer künstlichen Intelligenz für das automatisierte Bin Picking bringt zahlreiche Vorteile mit sich: Steigerung der Effizienz, Erhöhung der Sicherheit und Reduktion der Kosten sind die Auswirkungen, wenn Sie sich für die 3D Robot Vision von KEYENCE entscheiden.

1. Arbeitskräftemangel in Ihrer Produktion verhindern

Durch den Einsatz von Robotern in der Produktion können Sie dem Problem des Arbeitskräftemangels gezielt begegnen!

2. Arbeitskosten reduzieren

Durch die Reduktion des Arbeitsaufwands lassen sich die Kosten in der Produktion gezielt senken. Der Einsatz von Robotern beim Bin Picking sorgt zudem für einen stabilen 24-Stunden-Betrieb.

3. Zeitaufwand beim Teilenachschub verringern

In konventionellen Produktionsstätten mit gängigen Systemen muss die Teilezuführung und Vorrichtung manuell unterstützt werden. Die verschiedenen Bauteile müssen so ausgerichtet werden, dass sie von Robotern leicht zu entnehmen sind. Beim Bin Picking mit 3D Robot Vision entfällt die Notwendigkeit, die Teile auszurichten. So wird der Zeitaufwand für manuelle Arbeiten verringert und die Produktivität erhöht.

4. Fehlerhafte Produkte verhindern

Bin Picking mit 3D Robot Vision eliminiert menschliche Fehler, die beim Ausrichten von Objekten auftreten können. Diese Fehler entstehen beispielsweise, wenn vergessen wird, Teile an den richtigen Platz zu positionieren, oder wenn sie verkehrtherum platziert werden. Durch die prozesssichere und flexible Bin Picking Lösung werden fehlerhafte Produkte verhindert.

5. Räume und Flächen effektiv nutzen

Mit der Anzahl der Arbeitsabläufe und der hergestellten Produkttypen steigt auch die Anzahl der Teilezuführungen und Vorrichtungen. Daher wird es schwierig, genügend Platz zu finden, um alles zu installieren. Durch Bin Picking mit 3D Robot Vision kann die Anzahl der Teilezuführungen und anderer Peripheriegeräte und Maschinen minimiert werden. So lassen sich Produktionslinien auf begrenztem Raum einrichten

6. Konstante Arbeitsgeschwindigkeit garantieren

Die Arbeitsgeschwindigkeit hängt von der Erfahrung der Bediener ab, wenn sie die Objekte ausrichten und in die Roboter einsetzen müssen. Der Einsatz von Robotik für alle Abläufe, einschließlich Bin Picking, minimiert Schwankungen der Arbeitsgeschwindigkeit. Die Automatisierung ermöglicht eine kürzere Taktzeit und trägt damit zu einer prozesssicheren Effizienz bei.

7. Entlastung des Bedieners

Bei der manuellen Kommissionierung können große und schwere Objekte für die Bediener sehr belastend sein. Es gibt auch Situationen, in denen zwei, drei oder mehr Bediener ein einziges Objekt handhaben müssen. Roboter können Objekte sicher, zuverlässig und flexibel greifen und entnehmen, auch wenn diese groß oder schwer sind. Das ist Industrie 4.0 im Einsatz!

Bin Picking

Bei gängigen Systemen ist das Kommissionieren mit mühsamen Tätigkeiten verbunden, z. B. dem Einlegen von Teilen in Vorrichtungen, dem Ausrichten von Teilen in Tabletts und dem Installieren von Teilezuführungen. 3D Robot Vision kann verstreut liegende Teile erkennen und sogar eine zufällige Kommissionierung durchführen. Dies ist eine effiziente Methode, da sie das mühsame Ausrichten der Objekte durch einen Bediener eliminiert. Gleichzeitig wird die Anzahl der Peripheriegeräte minimiert, was eine hohe Flexibilität bietet. Wir schlagen Ihnen den optimalen Weg für die Installation von 3D Robot Vision und Ihren Weg in die Industrie 4.0 vor.

Palettieren/Depalettieren

Unter Palettieren versteht man das Laden von Verpackungseinheiten auf Paletten oder Rollboxpaletten. Unter Depalettieren versteht man das Entladen dieser Verpackungseinheiten. Um diese Arbeit zu automatisieren, war bisher bei gängigen Systemen ein spezielles Gerät erforderlich: ein Palettierer oder ein Palettiersystem. Die 3D Robot Vision kann jedoch zur Unterstützung dieser Arbeit mit einem normalen Industrieroboter eingesetzt werden. Da keine speziellen Geräte verwendet werden, ist ein weiterer Vorteil dieser Anwendung, dass sie mehrere Produkttypen verarbeiten kann.

Stapelkommissionierung

Unter Stapeln versteht man das Aufeinanderstellen von Kisten, Containern und ähnlichen Behältern. Diese Methode, bei der sich die Ladeposition ständig ändert, kann als ein Prozess bezeichnet werden, der sich für die 3D Robot Vision eignet. Die Systeme ermöglichen eine genaue Bestimmung nicht nur der vertikalen und horizontalen Positionen, sondern auch der Objekthöhe. Hierdurch kann die 3D Robot Vision auch ständig wechselnde Objekte verarbeiten. Die Prüfung auf unterschiedliche Produkttypen ist ebenfalls möglich und unterstützt die Stapelkommissionierung von mehreren Arten von gemischten Objekten.

Zuverlässiges Anfahren von Objekten

Das 3D Robot Vision-System CV-X480D kann nach Objekten suchen, ohne durch Richtungsabhängigkeit oder tote Winkel beeinträchtigt zu werden. Die neu entwickelte 3D-Suchfunktion verwendet vier separate Kameras, um ein 3D-Bild ohne tote Winkel zu erzeugen und so optimale Erkennungsergebnisse zu erzielen. Sie bestimmt auch die Position und Ausrichtung des Objekts und ermöglicht so eine stabile Suche. Das System sorgt für ein vollständig kollisionsfreies Aufnehmen der Objekte, selbst wenn sie sich in einem tiefen Behälter befinden.

Automatische Berechnung der Roboterbewegungen in Abhängigkeit der Umgebung

Das 3D Robot Vision System CV-X480D ist mit einem Bahnplanungstool ausgestattet, das automatisch die Bahn berechnet, um Kollisionen zu vermeiden. Dank dieser Funktion wird automatisiert ein Weg berechnet, der verhindert, dass der Arm mit dem Behälter oder Hindernissen kollidiert. Diese Bahn wird mit dem festgelegten Umgebungslayout und unter Berücksichtigung potenzieller Kollisionen mit Peripheriegeräten und der Roboterposition berechnet. Ein Kommissionierungssimulator, mit dem die Kommissionierung im Voraus überprüft werden kann, ist ebenfalls vorhanden. Mit dieser Funktion ist es möglich, den hohen Zeitaufwand bei der physischen Einrichtung zu verringern und die Erfolgsquote beim Kommissionieren drastisch zu erhöhen. So können die Aufträge der Kunden auf unterschiedliche Art und Weise effizient kommissioniert werden.

Automatisches Einlegen von Teilen ohne Werkzeugwechsel und ohne Objektemagazin

Die Installation des 3D Robot Vision-Systems CV-X480D ermöglicht das automatische Einlegen von Teilen, ohne dass ein Werkzeugwechsel oder ein Objektemagazin erforderlich ist. Mehrere Produkttypen können mit minimalem Zeitaufwand abgedeckt werden, was zu einer drastischen Beschleunigung der Taktzeit führt. Das CV-X480D-System ist außerdem mit einer automatischen 3D-Kalibrierung ausgestattet, die mit nur einem Klick eine reibungslose Einrichtung möglich macht, ohne dass manuelle Einstellungen erforderlich werden.

Installation von Industrierobotern auch auf kleinstem Raum

Die Installation eines Industrieroboters erforderte bei gängigen Systemen in der Regel Peripheriegeräte und -vorrichtungen wie Gestelle, Förderbänder und Magazine. Bei der 3D Robot Vision ist keines dieser Elemente erforderlich! So lässt sich der Platzbedarf verringern. Überdies können mehrere Objekte mit Programmänderungen unterstützt werden. Diese Systeme eignen sich für die Entwicklung von Produktionslinien, die mehrere Produkttypen abdecken.

Mit KEYENCE-Produkten kann der optimale Roboterpfad automatisch berechnet werden, wobei potenzielle Kollisionen mit Peripheriegeräten und die Position des Bin Pickers berücksichtigt werden.

Anwendungsbeispiele der 3D Robot Vision von KEYENCE

Einführungen in konkrete Anwendungsbeispiele finden Sie in den folgenden Videos.

Interferenzbeurteilung zwischen Roboterarm und Behälter

Die Bewegungen des Roboters – einschließlich der Griffhaltung – werden automatisch berechnet. Zudem wird sichergestellt, dass Arm, Hand und Greifobjekt nicht mit nahegelegenen Objekten in Kontakt kommen.

Vermeidung von Kollisionen

Jede Achse des Roboters wird erfasst, um einen genauen und problemlosen Bewegungsablauf zu gewährleisten. Der sichere Bewegungsablauf des Roboters wird auch dann gewährleistet, wenn sich ein bestimmtes Hindernis in der Bewegungsbahn befindet.

Platzierung in der Mitte

Objekte, die sich nahe der Kistenseite befinden, können während der Entnahme gleichzeitig von der Seite zur Mitte hin wegbewegt werden. Dadurch können auch individuelle Behälter genutzt werden.
* Zweite Entnahme

Anheben beim Wegbewegen von der Seite eines Behälters

Liegende Teile, die sich nahe an der Seite eines Behälters befinden, können, beim Wegbewegen von der Behälterseite, angehoben werden. Dadurch lassen sich auch Verpackungen verwenden, die sonst nur schwer zu handhaben sind. In der zweiten Hälfte des Videos wird die Funktion in Aktion gezeigt.

Entnahme von übereinanderliegenden Objekten

Überlappende Bauteile können vor der Entnahme in eine bestimmte Richtung bewegt werden, um sie zu befreien.

Matrixkamera – Erweiterung der 3D Robot Vision

Mit dem Erweiterungsmodul für Matrixkameras können Sie dem KEYENCE 3D Robot Vision-System CV-X480D neben der 3D-Robotikkamera bis zu zwei weitere Kameratypen (von insgesamt 20 verschiedenen Typen) hinzufügen. Die 3D Robot Vision kann für Bin Picking eingesetzt werden, und die Matrixkamera (2D Robot Vision) kann für Aufgaben wie die Korrektur von Greiffehlern, die Überprüfung von Produkttypunterschieden und die Korrektur von Platzverschiebungen verwendet werden. Die Kombination von 3D Robot Vision mit einer Matrixkamera bietet eine höhere Genauigkeit und ermöglicht die gleichzeitige Ausführung verschiedener Arbeiten. Dieses fortschrittliche Potenzial ist ein weiterer Vorteil der KEYENCE 3D Robot Vision.

Korrektur von Greiffehlern/Prüfung von Produkttypenunterschieden

Verwendet 2D Robot Vision, um eine hochpräzise Positionierung nach der Behälterentnahme zu gewährleisten. Führt gleichzeitig Kontrollen und Inspektionen von Objekten in Bezug auf Produkttyp, Vorder-/Rückseite, Ausrichtung usw. durch.

Korrektur der Positionsverschiebung

Verwendet 2D Robot Vision, um die Positionsverschiebung des Tabletts für das einzulegende Produkt zu erkennen. Berechnet den Versatz, um das Produkt passgenau in jeden offenen Schlitz zu platzieren.

Einfache Verknüpfung mit 2D Robot Vision

Das CV-X480D-System von KEYENCE lässt sich problemlos mit 2D Robot Vision-Systemen verbinden. Wählen Sie einfach die Anwendung aus, die der erforderlichen Korrekturmaßnahme entspricht, um die schnellste und ideale Einrichtung zu erreichen.

Prüfung von Produktunterschieden und Anwesenheit/Abwesenheit

Die Ergänzung des Systems durch eine Matrixkamera ermöglicht einen effizienten Betrieb, bei dem gleichzeitig mit der Kommissionierung durch die 3D Robot Vision eine Überprüfung der Produkttypen und eine Anwesenheits-/Abwesenheitskontrolle durchgeführt wird.