Intelligente 3D-Bildverarbeitungssysteme mit direkter Roboteranbindung

Der Einsatz von kleinen bis mittelgroßen kollaborativen Robotern, sogenannten Cobots, in der industriellen Automatisierung nimmt rapide zu. Viele dieser Anwendungen sind Pick-and-Place-Aufgaben, bei denen das Robotersystem Bildverarbeitung benötigt, um die Produktionsumgebung zu visualisieren, Objekte zu lokalisieren, Informationen zu verarbeiten und Steuerungsentscheidungen zu treffen sowie präzise mechanische Bewegungen auszuführen.

Dafür werden 2D- oder 3D-Bildverarbeitungssysteme eingesetzt, jedoch ist die Integration von intelligenten Sensoren zusammen mit Robotersystemen äußerst anspruchsvoll.

LMI Technologies hat ein Plugin entwickelt, das die direkte Anbindung seiner Gocator 3D-Snapshot-Sensoren an Roboter von Universal Robots (UR) ermöglicht.

Der 3D-Snapshot-Sensor kann mit Hilfe des Gocator URCap Plugins direkt über Ethernet mit dem Roboter verbunden werden.

Das 3D-Koordinatensystem des Gocators wird direkt auf das Roboter-Koordinatensystem übertragen, was dazu führt, dass das 3D-gesteuerte Robotersystem einfach und hocheffizient ist. Es wird weder zusätzliche Software noch ein PC benötigt.

Die Vorteile von 3D-Bildverarbeitung

2D-gesteuerte Systeme können Objekte nur auf einer ebenen Fläche relativ zum Roboter lokalisieren. 3D-Robotersysteme hingegen können Objekte identifizieren, die in drei Dimensionen (d. h. X-Y-Z) beliebig positioniert sind und die 3D-Ausrichtung jedes Objekts genau erkennen. Dies ist eine Schlüsselfunktion für effektives robotergestütztes Pick-and-Place.

Gocator-Snapshot-Sensoren verwenden Streifenlichtprojektion mit blauem strukturiertem LED-Licht in Kombination mit einer Vielzahl von integrierten 3D-Messwerkzeugen und Entscheidungslogik. Jedes Objektmerkmal wird mit Stop/Go-Motion bei Geschwindigkeiten von bis zu 6 kHz gescannt und geprüft. Die blaue LED projiziert ein oder mehrere kontrastreiche Lichtmuster auf das Objekt.

Aus den Scandaten wird mit Hilfe des Stereo-Kameradesigns eine genaue 3D-Punktwolke erstellt, die auch in schwierigen Lichtverhältnissen eine hervorragende Fremdlichtsicherheit bietet.

Die Kombination dieser hochpräzisen Snapshot-Sensoren mit UR-Systemen ermöglicht eine leistungsstarke Robotiklösung mit zuverlässigen 3D-Daten für robotergeführte Bildverarbeitungssysteme in der Qualitätskontrolle und intelligentem Pick-and-Place in automatisierten Bestückungs- und Montageprozessen.

Typische Anwendungsfelder

Mit 3D-Bildverarbeitung geführte Roboter sind im Allgemeinen mit vakuumbasierten oder pneumatischen Greifarmen ausgestattet, die es dem Roboter ermöglichen, ein Objekt auf den unterschiedlichsten Oberflächen zu greifen und es ohne unerwünschte Zusammenstöße an einen Zielpunkt zu bewegen. Objekte werden entweder zufällig oder systematisch auf bewegten Förderbändern, in gestapelten Behältern oder Paletten platziert.

Typische Aufgaben sind beispielsweise:

• Pick-and-Place von Rohmaterialien oder Baugruppen auf einem Transportsystem wie z. B. einem Förderband oder Paletten. Der Gocator scannt das Montageteil, meldet seine genaue Position mittels Weltkoordinatensystem und platziert es – zufällig oder gezielt – auf einem Förderband oder einer Palette.
• Zufälliges Aufnehmen und Positionieren von Objekten von/auf einem Förderband. Der Gocator scannt ein Objekt, während es auf einem Förderband transportiert wird, und steuert den Roboter beim Greifen des Objekts und dessen Positionierung im entsprechenden Behälter.
• Positionieren von Endprodukten/Baugruppen in z. B. ihrer Größe entsprechend konzipierte Behälter. Der Gocator verwendet 3D-Informationen, um die Objekte im entsprechenden Behälter im entsprechenden Rotationswinkel zu platzieren.

Alle drei Anwendungsbeispiele lassen sich mit Hilfe von Gocator-Tools wie “Bounding Box” und “Height bzw. Part Matching” einfach und ohne zusätzliche Programmierung lösen. Das werkseitig vorkalibrierte System ist sofort einsatzbereit.

www.stemmer-imaging.com

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