Produktqualität steigern mit modernster 3D-Vision-Technologie

3D-Vision: Der nächste Schritt in der Robotik-Automatisierung

3D-Systeme bewältigen heute Aufgaben, die vor wenigen Jahren noch außerhalb der Möglichkeiten computergestützter Automatisierung lagen. Maschinen-Sehsysteme entwickeln sich rasant und sind führend, wenn es darum geht, Roboter weiter zu befähigen. Experten prognostizieren, dass 3D-Vision in weniger als zehn Jahren Standardausrüstung auf Robotern in allen Bereichen und Anwendungen sein wird.

Was ist 3D-Vision?

Bei 2D-Kameras wird die Z-Distanz (Abstand zur Kamera) meist angenommen. Das ist weniger effektiv, da sich Teile bewegen, ihre Größe ändern oder kippen können – die 2D-Kamera berechnet die Position dann fehlerhaft. 3D-Systeme ermöglichen ein sauberes Teilegreifen mit bekannten Positionsdaten (X, Y und Z), selbst bei Störungen.

Kameras erzeugen ein Bild aus Pixeln mit Grauwerten, wodurch Muster und Strukturen in den Bilddaten entstehen. Spezifische Algorithmen erkennen diese Muster und helfen der Kamera, bestimmte Merkmale zu finden, was den Roboter letztlich zum Teil führt. So können Roboter senkrecht zu einer Oberfläche eintauchen und Teile effektiver, wiederholbar und in beliebiger Orientierung greifen.

Kurz gesagt: Die zusätzliche dritte Dimension (Z) erlaubt dem Roboter, ein Teil in jeder Position zu scannen, zu visualisieren, zu messen und präzise zu finden und zu steuern.

Vorteile von 3D-Vision

Der Grund für den Umstieg auf neue Technologie: Langfristig kostet es das Unternehmen weniger.

• Schnelle Teilelokalisierung: Orientierung und Position werden schnell erkannt, sodass der Roboter mit höchster Genauigkeit arbeiten kann.
• Qualitätssicherung: 3D-Visionskameras können 100 % der Teile zertifizieren – etwas, das ein Mensch über längere Zeit nicht leisten kann. Das vermeidet teure Fehler und schützt vor Rücksendungen.
• Freiheit von Vorrichtungen: Integratoren sparen Zeit und Geld, da statt Vorrichtungswechsel einfach ein anderes Programm geladen wird.
• Weniger strukturierte Umgebungen: Roboter können in unstrukturierten Umgebungen arbeiten, z. B. beim Greifen zufällig auf einem Förderband liegender Teile, beim Bestücken von Automobilkomponenten oder in der Lebensmittelverarbeitung.
• Weniger manuelle Anpassungen: 3D-Vision ermöglicht Robotern, Teile per Kamera zu prüfen und selbstständig nachzujustieren – Produktqualität steigt, manuelle Arbeit sinkt.

Die Berechnungen sind komplexer, doch die Software wird zunehmend praktischer und benutzerfreundlicher. Die Nachfrage steigt wegen der enormen Flexibilität, Effizienz und Qualität, die 3D-Vision bietet.

Beste 3D-Anwendungen

3D-Vision ist universell einsetzbar und verbessert nahezu jede Anwendung. Vorreiter bei der Einführung sind: Schweißen, Bin-Picking, Verpacken und Maschinenbeladung.

• Schweißen: 3D-Vision-Schweißroboter passen den Schweißpfad an, wenn sie kleine Änderungen in der Bauteilanordnung erkennen.
• Bin-Picking: Roboter meistern sowohl strukturiertes als auch zufälliges Bin-Picking. Greifwerkzeug, Sensor und Armrestriktionen werden berücksichtigt, um die Erreichbarkeit des Teils zu bestimmen.
• Verpacken: 3D-Vision hilft, Produkte, die am Ende eines Förderbands in unterschiedlichen Positionen liegen, korrekt in der Verpackung zu platzieren.
• Palettieren: Roboter mit Vision reagieren flexibel auf unerwartetes Verschieben und Bewegen von Teilen oder Kartons.
• Maschinenbeladung: Vision verzeiht ungenaue Roboterpositionen und minimiert potenzielle Werkzeugkollisionen.

Verfügbare Softwarelösungen

Mehrere Unternehmen bieten leistungsstarke Softwarepakete für 3D-Vision-Systeme:

• Fanuc iR-Vision: Macht jeden Roboter – vom kleinsten bis zum stärksten – fähig, so präzise zu sehen und zu arbeiten wie ein Mensch. Zuverlässige visuelle Erkennung, Erkennung bewegter Teile (Visual Line Tracking) und AntiDefect-Option für Qualitätskontrolle. Erste 3D-Roboter-Controller-integrierte Lösung – keine Hardware-/Kommunikationsverzögerungen, Einrichtung in wenigen Stunden.
• Cognex VisionPro 3D-Locate und DS1000-Serie: Einfache Einführung von 3D-Maschinensehen, kompatibel mit bestehenden Inspektionsschritten, nicht anwendungsbeschränkt, funktioniert mit festen und montierten Roboter-Kameras.
• MotoSight 3D CortexVision (Motoman): Einfach zu integrierendes, umfassendes und leistungsstarkes Vision-System, das 3D-Vision in Roboterführungsanwendungen vereinfacht. Ideal für präzise Teillokalisierung bei Montage, Bestückung, Dosieren, Maschinenbeladung, Sortierung und Schweißen.
• eVision Factory 6.5 (Robotic Vision Technologies): Mehr Flexibilität, Mitarbeiterkollaboration und -sicherheit, einfachere Teilehandhabung, reduzierte Ausfall- und Zykluszeiten, Kosteneinsparungen, Einfachheit und Standardisierung. Einsetzbar auf Fanuc, KUKA und Motoman.
• RoboRealm: Anwendung für robotische Vision mit Point-and-Click-Oberfläche, vereinfacht Programmierung zum Experimentieren mit Umgebung und Bildern.
• Skilligent Robot Vision System: Softwarekomponente speziell für Roboteranwendungen mit leistungsstarker Objekterkennung und -verfolgung.

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