Roboter-Vision:Ein Leitfaden, den jeder Hersteller kennen sollte

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Jedes Jahr werden Roboter fortschrittlicher und werden mit komplexeren Aufgaben als früher beauftragt. Im Gegensatz zu menschlicher Arbeit ermüden sie nicht und arbeiten viel schneller. Da sie jedoch in immer mehr industrielle Prozesse integriert werden, besteht ein wachsender Bedarf, sie für Fabrikräume sicherer und in ihren Abläufen genauer zu machen.

Aus diesem Grund müssen Industrieroboter hergestellt werden „bewusster“, dass Roboter-Vision-Systeme entstanden sind. Da stellt sich die Frage, was sind Robot-Vision-Systeme? Wie funktionieren sie und machen sie Roboter wirklich besser? Hier ist ein tiefer Einblick in all das und mehr.

Was ist Robot Vision?

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Robot Vision im laienhaften Sinne ist ein Konzept, das Robotern helfen soll, zu sehen. Es ist ein System, das aus verschiedenen Teilen besteht, die es dem Roboter ermöglichen, visuelle Daten in seiner Umgebung zu interpretieren. Diese Teile umfassen:

Kameras- Diese werden am Roboter oder in seinem Arbeitsbereich montiert und fungieren als „Augen“ des Roboters.

Spezialbeleuchtung – Beleuchtung hält den Arbeitsbereich und/oder Objekte, an denen der Roboter arbeitet, beleuchtet, damit die Kamera sie klar erfassen kann

Software- Dies ist ein Computeralgorithmus, auf dem das gesamte Bildverarbeitungssystem arbeitet.

Wie funktioniert Robot Vision?

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Die Funktionsweise eines Roboter-Vision-Systems besteht aus einer Reihe von Schritten, die langwierig erscheinen mögen, aber innerhalb von Sekunden erfolgen. Jeder Teil des Systems arbeitet mit dem anderen zusammen, um „Sicht“ zu ermöglichen. Die Schritte laufen wie folgt ab:

Dem Roboter wird eine Aufgabe zugewiesen, beispielsweise das Bestücken von Mikroteilen auf einer Leiterplatte. Um das richtige Teil an der richtigen Stelle zu montieren, bedarf es hoher Präzision und einer gewissen visuellen Führung, um seine Bewegungen nach Bedarf zu regulieren.

Die Kamera wird aktiviert, um den Arbeitsbereich oder die Position des Teils zu visualisieren und wo es platziert werden soll.

Das von der Kamera aufgenommene Bild wird an die Robotersteuerung gesendet, die es mithilfe des Computeralgorithmus interpretiert.

Aus dieser Interpretation wird ein Befehlssignal von der Steuerung an den Montageroboter weitergeleitet Arm.

Der Befehl ist ein Code von Anweisungen, welcher Teil der Roboterarm zwischen dem Sammeln des Teils und wo er es auf der Leiterplatte platzieren soll folgen soll.

Das von einem Roboter-Vision-System erfasste und übermittelte Bild ist nicht nur ein visuelles Foto. Es erfasst Parameter wie Länge, Breite und Höhe von Teilen. Diese Details sind wichtig, da sie dem Roboter helfen, verschiedene Objekte zu unterscheiden und auch darüber informieren, wie er sich selbst positionieren sollte sowie die Kraft, die zum Ausführen der Aufgaben erforderlich ist. Manchmal kann für mehr Genauigkeit Lasertriangulation verwendet werden, um solche Parameter abzuleiten. Dies ist eine genauere Methode, da Laser die Objekte umreißen und ihre Größe dann von der Kamera erfasst werden kann.

3D-Vision nimmt auch in Robot-Vision-Systemen Fahrt auf. Es folgt zwar dem gleichen Visionskonzept wie oben erwähnt, bietet jedoch eine gesündere Betrachtung aus verschiedenen Blickwinkeln. Zusätzlich zu den anderen Teilen, die in einem typischen Roboter-Vision-System vorhanden sind, enthält ein 3D-Vision-System jedoch einen Scanner. Es wird verwendet, um alle 3 Dimensionen eines Teils oder Arbeitsraums zu analysieren und den Roboter zu veranlassen, entsprechend zu handeln. Es ist fortschrittlicher und effektiver als die Lasertriangulation.

Warum sollten Hersteller Robot-Vision-Systeme verwenden?

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Der durchschnittliche Roboter kann so programmiert werden, dass er Aufgaben mit minimaler Überwachung recht effektiv ausführt. Dies ist in den meisten Fabriken bereits seit einiger Zeit der Fall. Sie fragen sich vielleicht, ob Sie Robot-Vision-Systeme in Ihre Roboter integrieren müssen? Fügt es Ihrem Roboterbetrieb einen Mehrwert hinzu? Die kurze Antwort darauf lautet:Ja. Hier sind einige der Möglichkeiten, wie Ihre Industrieroboter durch Robot-Vision-Systeme verbessert werden könnten.

Genauigkeit – Überlegen Sie, wie gut Sie eine Aufgabe mit verbundenen Augen ausführen würden oder wie Sie mit voller Sicht arbeiten würden. Letzteres ist besser, oder? Dies gilt auch für Roboter. Während sie sich bei der Ausführung ihrer Aufgaben auf Sensoren verlassen können, werden sie mit einem Vision-System viel genauer bei der Handhabung von Teilen und deren Bearbeitung.

Sicherheit – Es hat sich herausgestellt, dass visuelle Fähigkeiten sehr effektiv sind, um Roboter sicherer zu machen, damit Menschen mit ihnen arbeiten können. Die Kombination aus einem Roboter-Vision-System und Sicherheitssensoren bietet doppelte Sicherheit, dass der Roboter anhält oder langsamer wird, wenn er ein Hindernis auf seinem Weg erkennt und sieht.

Höhere betriebliche Effizienz Wenn ein Roboter mit einem Roboter-Vision-System ausgestattet ist, ist es anpassungsfähiger. Nehmen wir zum Beispiel einen Delta-Roboter Aufgabe ist es, Gegenstände zu sortieren, die auf einem Förderband rollen. Sein Sichtsystem würde die Objekte und die Geschwindigkeit, mit der sie das System passieren, wahrnehmen. Wenn die Steuerung solche visuellen Daten interpretiert, würde sie den Roboterarmen signalisieren, mit einer Geschwindigkeit zu arbeiten, die der des Verarbeitungsbandes entspricht. Der Roboter muss das Band nicht starten und stoppen, um Schritt zu halten, und dies verbessert die Effizienz.

Verbesserte Kosteneffizienz – Wenn sich die betriebliche Effizienz verbessert, sinken auch die Betriebskosten. Darüber hinaus reduzieren sich die zusätzlichen Kosten durch den geringeren Bedarf an Überwachung und den geringeren Bedarf an zusätzlichen Eingaben wie der Positionierung von Paletten zur Unterstützung der Robotergenauigkeit.

Höherer Wert- Roboter mit Robotic Vision-Systemen können mehr, wodurch Sie mehr Wert aus dem Roboter ziehen. Wobei Sie vielleicht einen SCARA-Roboter verwendet haben Um nur Teile zusammenzubauen, kann ein Bildverarbeitungssystem so konfiguriert werden, dass es nach der Montage eine Qualitätsprüfung durchführt.

Roboter-Vision-Anwendungen

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Beispiele für industrielle Anwendungen von Roboter-Vision-Systemen sind:

Automatisierte Lager- automatisierte Lagerroboter mit Robotic Vision-Systemen ausgestattet, um Pakete aus verschiedenen Teilen eines Lagers zu sammeln und an das Personal zu liefern. Die Vision-Systeme machen es den Lagerbesitzern überflüssig, spezielle Pfade für die Roboter zu planen. Es hilft, die Automatisierungskosten zu senken und macht den Roboter in seinem Betrieb flexibler.

Sortieren- Das Sortieren von Waren in einer Fertigungslinie wird genauer und effizienter, wenn Roboter mithilfe eines sichtbaren Systems einzigartige Produkte identifizieren können. Es macht sie auch schneller und reduziert Verschwendung und Fehler, die häufig auftreten, wenn ein Roboter „blind“ arbeitet.

Auswählen und platzieren , Palettieren – Durch die Möglichkeit, Teile zu sehen und ihre Position entsprechend anzupassen, können Roboter Palettier- und Pick-and-Place-Aufgaben besser ausführen. Das Vision-System macht auch zusätzliche Unterstützungssysteme wie das Positionieren von Paletten überflüssig.

Automatisierte Apotheken- Mit Vision-Systemen ausgestattete Robotersysteme werden heute zur Rezeptausgabe in Autoapotheken eingesetzt. Das Bildverarbeitungssystem erfasst das Rezept, sendet das Bild an die Steuerung, die dann einen Rezeptbecher zum entsprechenden Spender der angeforderten Pille bewegt. Es ist schnell, wirtschaftlich und sehr präzise.

Materialprüfungen- Dies funktioniert besonders gut, wenn das Robot-Vision-System über einen Scanner verfügt, da es jedes Produkt scannt, um Fehler zu erkennen. Dies macht die Qualitätsprüfung schneller und genauer, da solche Scans Fehler erkennen können, die das menschliche Auge leicht übersehen könnte.

Zu berücksichtigende Faktoren bei der Investition in ein Robot Vision System

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Das Konzept einer Robot Vision ist weitgehend das gleiche, aber es wäre wichtig, einen zuverlässigen Dienstleister zu suchen. Bedenken Sie, dass dies ein neues Konzept ist, das möglicherweise für Ihre Roboter und die gesamte Fabrikeinrichtung angepasst werden muss. Darüber hinaus benötigen Ihre Mitarbeiter möglicherweise eine gewisse Orientierung, um sich an diese Betriebsart des Roboters anzupassen. Ein Unternehmen für Roboter-Vision-Systeme, das Ihnen dabei helfen kann, diesen Übergang reibungslos zu gestalten, wäre von Vorteil.

Wägen Sie außerdem die industriellen Anwendungen ab Sie beabsichtigen, die Roboter-Vision-Systeme zu integrieren, während Sie zwischen Optionen wie 3D und anderen wählen. Wenn die Operationen komplex sind, benötigen Sie möglicherweise solch umfangreiche Bildverarbeitungssysteme. Für grundlegende Vorgänge wie Pick-and-Place wäre ein komplexes Bildverarbeitungssystem jedoch nicht ausreichend ausgelastet und daher kostenineffizient.

Zur Kompatibilität wenden Sie sich an die Firma des Roboter-Vision-Systems, um zu erfahren, ob Ihr Werksraum mit einem Vision-System kompatibel ist. Dies wäre insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Kameras innerhalb des Arbeitsraums und nicht an der Roboterstruktur montiert werden sollen. Dies macht Ihre Fabrik möglicherweise nicht unbedingt für das System ungeeignet, aber Sie müssen möglicherweise den Raum neu anordnen und die Beleuchtung anpassen.

Herausforderungen von Robotic Vision Systems

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Die Investition in Roboter-Vision-Systeme ist ein teures Unterfangen. Da die Systeme relativ neu auf dem Markt sind, kann ein qualitativ hochwertiges System Sie viel Geld kosten. Dies gilt zusätzlich zu den Kosten für die Wartung sowie einige strukturelle Änderungen, die Sie möglicherweise in Ihrem Fabrikraum vornehmen müssen. Dies ist eine Herausforderung, die Hersteller, die innerhalb der Budgetbeschränkungen arbeiten, oft nicht auf solche Systeme zugreifen lässt.

Auch die Programmierung von Robot-Vision-Systemen kann recht komplex sein. Sie sind keine Plug-and-Play-Lösung. Für den Fall, dass Ihr Dienstanbieter keinen Kundendienst benötigt, müssen Sie möglicherweise Experten beauftragen, damit Ihr System ordnungsgemäß funktioniert. Darüber hinaus wird es eine Anpassungsphase geben, da die Roboter beginnen, sich nach der Installation des Vision-Systems etwas anders zu verhalten als zuvor. Es ist mit einigen Produktionsausfällen zu rechnen, bevor die gesamte Einrichtung effizient läuft.

Schlussfolgerung

Roboter sind Menschen nachempfunden. Es ist daher nur natürlich, dass sie den Kreis geschlossen haben und in der Lage sind, visuelle Daten eindeutig zu identifizieren und zu interpretieren. Für Sie als Hersteller wäre dies eine wertschöpfende Investition in Ihren Industriebetrieb. Ein Robot Vision System ist jedoch auch nur so effektiv wie die Roboter, die Sie haben. Wenn Sie auf Roboterautomatisierung umsteigen, wenden Sie sich zunächst an den richtigen Industrieroboterhersteller bevor Sie zu Robotic Vision-Systemen übergehen.

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