Automatisieren Sie Ihre Prozesse durch Bin Picking – Darauf sollten Sie achten

Warum lesen Sie dies: Bin Picking ist seit Jahren einer der anspruchsvollsten Prozesse in der Automatisierung. Obwohl die Technologie Ihre Produktion auf verschiedene Weise optimieren kann, können einige Aufgaben dennoch zu komplex sein, um sie zu bewältigen. Dieser Artikel zeigt die Prozesse, die durch Bin Picking automatisiert werden könnten, die potenziellen Herausforderungen und deren Lösungen.

Was ist Behälterkommissionierung?

Das Ziel von Bin-Picking besteht darin, ähnliche Objekte, die zufällig platziert und ausgerichtet sind, mithilfe eines Vision-Systems, eines Roboters und eines Greifers aus einem Behälter aufzunehmen. Das Bildverarbeitungssystem führt normalerweise ein 3D-Scannen des Objekts durch, gibt seine Punktwolke (eine Menge von Punkten im Raum, die ein Objekt bilden) und erkennt es so.

Dann wird der Roboter in den Behälter gefahren, nimmt das Objekt auf, fährt aus dem Behälter und zum Platzierungsziel, normalerweise eine Kiste oder eine andere Vorrichtung.

Herausforderungen und Lösungen für den Robotik-Teil des Bin-Picking-Prozesses

Einige Gegenstände sind schwer zu erreichen

Ein Hauptproblem bei der Behälterentnahme ist die Unfähigkeit des Roboters, alle Teile aus dem Behälter aufzunehmen. 80 bis 85 Prozent davon aufzunehmen ist überschaubar, da das Vision-System den Roboter anweist, die leicht zu greifenden Objekte (z. B. die darauf sitzenden) aufzunehmen.

Der schwierige Teil besteht darin, die letzten Gegenstände zu greifen, die ineinander verschlungen sind oder in einer Ecke des Behälters sitzen. Dies kann auf zwei Arten gelöst werden. Die erste beinhaltet die Neugestaltung des Behälters, um ihm eine praktischere Form zu geben. Eine konische Form würde beispielsweise alle Teile immer in der Mitte halten.

Eine zweite Lösung wäre, den Behälter zu schütteln (z. B. automatisch mit einem Motor), damit die Positionen und Ausrichtungen der Teile neu angeordnet und nicht mehr gemischt werden. Die Kamera würde sie dann leichter identifizieren.

Greifer können die gesammelten Gegenstände beschädigen

Ein weiteres Problem ist die Möglichkeit einer Kollision des Greifers mit dem Rest der Objekte beim Versuch, eines aufzunehmen. Die Kommissionierstrategie muss präzise sein, um eine Beschädigung der verbleibenden Teile (insbesondere der zerbrechlichen) zu vermeiden.

Eine Lösung hierfür ist ein genauer Wegplanungsalgorithmus mit Hindernisvermeidung. Die Bahnplanung in der Robotik ist der Prozess, den optimalen kontinuierlichen Weg von Punkt A nach Punkt B zu finden. Wenn auch die Hindernisvermeidung berücksichtigt wird, wird dieselbe Aufgabe ausgeführt, ohne auf Hindernisse zu stoßen.

Es kann Fälle geben, in denen die Gegenstände im Behälter eine andere Form oder Beschaffenheit haben (z. B. Äpfel und Orangen). In diesem Fall könnte ein Softgreifer oder ein Vakuumgreifer mit Saugnäpfen verwendet werden, damit er sich jeder Größe und Form anpasst.

Herausforderungen und Lösungen für den Vision-Teil des Bin-Picking-Prozesses

Das Vision-System einer Bin-Picking-Lösung kann entweder 2D- oder 3D-Kameras umfassen. Es versteht sich von selbst, dass 3D-Kameras (Dualkameras, die ein 3D-Bild erstellen) teurer, aber effektiver sind. Außerdem können 3D-Laserscanner verwendet werden, die die oben genannten Punktwolken erzeugen.

Blitz-, Okklusions- und Kantenerkennung können den Vorgang erschweren

Zu den wiederkehrenden Sehproblemen zählen Beleuchtung, Okklusion und Kantenerkennung. Sie gelten sowohl für 2D- als auch für 3D-Bildverarbeitungssysteme.

Beleuchtung bedeutet, dass Schatten von jedem Objekt zum Rest geworfen werden, sodass die Kamera diese nur schwer erkennen kann. Dies kann gelöst werden, indem die Szene mit einer zusätzlichen Beleuchtung versehen wird, die neben der Kamera oder am Handgelenk des Roboters angebracht werden kann.

Verschluss findet statt, wenn das Objekt für die Kamera nicht vollständig sichtbar ist, da ein anderes Objekt darauf platziert wird. Auch in diesem Fall kann das Schütteln des Behälters nützlich sein, damit das Objekt leichter erkannt werden kann.

Kantenerkennung ist die Herausforderung, den Umrissumfang (Kanten) eines Objekts herauszufinden. Noch schwieriger wird es, wenn wie beim Bin-Picking eine hohe Anzahl von Objekten nebeneinander platziert werden. Die Behebung dieses Problems hängt von der Software und den verwendeten Methoden ab.

 

So erkennen Sie Potenziale für die Automatisierung Ihrer Prozesse durch Behälterkommissionierung

Wenn Sie erwägen, Prozesse in Ihrem Unternehmen durch Bin Picking zu automatisieren, könnten folgende Punkte auf Automatisierungspotenzial hinweisen:

• Hohe Anzahl an Kleinteilen: Wenn das System richtig eingerichtet ist, kann der Roboter diese Teile (wie Schrauben oder Unterlegscheiben) schnell und robust aufnehmen.
   
• Nicht bestellte Artikel: Prozesse, bei denen es nicht möglich ist, Artikel von einem vorherigen Prozess oder Unterlieferanten ordnungsgemäß zu erhalten. In den meisten Fällen ist es effektiver, die Lieferung von Artikeln auf strukturierte Weise anzufordern und dadurch das Kommissionieren aus der Kiste vollständig zu vermeiden.
   
• Teile mit matter Oberfläche. Bei stark reflektierenden Teilen, wie zum Beispiel bearbeiteten Metallteilen, kann es zu Blitzeinschlägen kommen. Die meisten Kamerasysteme werden es schwer haben, die Artikel für die Behälterkommissionierung zu finden.
   
• Ein Prozess, bei dem die Zykluszeit mehr als ungefähr 10 Sekunden beträgt , vorzugsweise mit Puffer für kommissionierte Teile. Es dauert einige Zeit, bis ein Behälterkommissionierungssystem jeden Artikel findet und kommissioniert.
   

Schlussfolgerung

Für die Entwickler ist Bin Picking wirklich der heilige Gral. Für die Kunden mag das nicht so sein. Normalerweise kann es eine gute Idee sein, die Verwendung von Bin-Picking-Lösungen zu vermeiden, indem Sie einfach sicherstellen, dass das Lieferformat der Artikel ordnungsgemäß und nicht zufällig in einem Behälter erfolgt.

Dies verursacht normalerweise einige Kosten, ist jedoch oft billiger und ermöglicht eine schnellere Verarbeitung als die Verwendung von Bin Picking.

In manchen Fällen ist dies jedoch nicht möglich oder sehr teuer. In diesen Fällen ist es großartig, die Bin-Kommissionierung verwenden zu können.

Wenn ein Prozess von Ihnen alle vier vorherigen Punkte erfüllt, ist er möglicherweise sehr gut für die Bin-Kommissionierung geeignet. Beachten Sie bei der Suche nach der zu verwendenden Lösung, dass einige Lösungen noch sehr experimentell sind, während andere mehrere Jahre Zeit hatten, um zu reifen und ihre Robustheit unter Beweis zu stellen.