Hand-Auge-Griff in die Kiste

„Griff in die Kiste“, also das robotergestützte Entnehmen von Objekten mit zufälligen Posen aus einem Behälter, ist eine der häufigsten Roboteraufgaben, stellt aber auch einige der größten technologischen Herausforderungen dar. Ein Roboter muss mit außergewöhnlicher Vision und Roboterintelligenz ausgestattet sein, um jedes Teil in einem Behälter zu lokalisieren, zu ihm zu navigieren, ohne mit seiner Umgebung oder anderen Teilen zu kollidieren, es dann aufzunehmen und sicher an einem anderen Ort in einer ausgerichteten Position abzulegen .

Es gibt zwei Möglichkeiten, ein 3D-Bildverarbeitungssystem in der Roboterzelle zu montieren, die jeweils ihre Vorteile haben und für bestimmte Anwendungen besser geeignet sind:

A. Extrinsische Kalibrierung

B. Hand-Auge-Kalibrierung

Extrinsische Kalibrierung

Extrinsische Kalibrierung wird in Setups verwendet, in denen der Scanner in einer festen, stationären Position montiert ist in der Roboterzelle, normalerweise über der Tonne . Der Scanner darf nach dem Kalibrieren des Systems gegenüber dem Roboter nicht bewegt werden, muss aber gegenüber der Roboterzelle nicht stationär sein.

Photoneo bietet fünf Modelle des PhoXi 3D-Scanners (XS – XL) an, die jeweils ein unterschiedliches Scanvolumen von 16 Zentimetern bis zu 4 Metern bieten. Als Faustregel gilt:Je mehr Platz für die Bin-Picking-Anwendung benötigt wird – einschließlich des Platzes für die Roboterbewegung, der Größe des Behälters und der Teile usw. – desto größer ist das Modell des PhoXi 3D-Scanners.

Extrinsische Kalibrierung erfolgt mit jedem geeigneten Kugel am Endpunkt des Roboterarms oder am Greifer befestigt. Der Ball muss aus einem zum Scannen geeigneten Material bestehen, d. h. glatt und nicht zu reflektierend sein.

Extrinsische Kalibrierung:Der 3D-Scanner ist stationär montiert.

Hand-Eye-Picking

Hand-Auge-Kalibrierung ermöglicht es Ihnen, das 3D-Vision-System direkt am Roboterarm zu montieren . Für eine erfolgreiche Kalibrierung muss der Scanner hinter dem allerletzten Gelenk (z. B. am Greifer) montiert werden. Alle Änderungen an der Position des Scanners nach der Kalibrierung machen die Kalibrierungsmatrix ungültig und der gesamte Kalibrierungsvorgang muss erneut durchgeführt werden.

Hand-Auge-Kalibrierung erfolgt mit einem Markierungsmuster – ein flaches Blatt Papier (oder ein anderes Material) mit einem speziellen Muster, das von Photoneo PhoXi 3D-Scannern erkannt wird.

Hand-Augen-Kalibrierung:Der 3D-Scanner ist am Roboterarm montiert.

Vorteile der Hand-Auge-Kommissionierung

Hand-Eye-Picking bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem traditionellen Aufbau. Wenn Sie einen großen Behälter haben und einem darüber montierten Scanner mit festem Blickwinkel, können Sie den Behälter nicht mit einem kleinen Scanner scannen . Wenn Sie einen kleinen Scanner direkt auf den Roboterarm montieren, können Sie den Inhalten näher kommen des Papierkorbs mit dem Scanner und wählen Sie aus, welcher Teil des Papierkorbs gescannt werden soll .

Ein weiterer Vorteil der Hand-Auge-Behälterauswahl ergibt sich, falls Sie zwei Behälter haben . Ein fest montierter Scanner kann nicht beide Behälter scannen – dazu wären mindestens zwei Scanner erforderlich. Im Gegensatz dazu bewegt sich ein am Roboterarm montierter Scanner von einem Behälter zum anderen und machen Sie Scans ihres Inhalts aus angemessener Entfernung und Winkel. Damit kann sie einen größeren Bereich abdecken als die extrinsische Kalibrierung .

Das Hand-Augen-Kistenpicken kann auch die Notwendigkeit beseitigen, den Raum zu verdunkeln wo die Roboterzelle platziert ist. Das aus einem Fenster kommende Umgebungslicht kann das eingesetzte 3D-Vision-System vor ernsthafte Herausforderungen stellen und erfordert oft besondere Anstrengungen, um den gesamten Raum abzudunkeln. Ein am Roboter angebrachter Scanner kann einen Behälter zuerst von einer Seite und dann von der anderen Seite scannen , Minimierung der Notwendigkeit, spezielle Anpassungen an der Umgebung vorzunehmen .

Es kann auch vorkommen, dass das 3D-Sichtsystem selbst Schatten wirft auf dem Papierkorb und verhindert eine Aufnahme der Szene in hoher Qualität. Dieses Problem wird normalerweise gelöst, indem man einen Kompromiss eingeht und die optimale Position für den Scanner in Bezug auf den Behälter findet oder indem man die Teile innerhalb des Behälters manuell neu anordnet, damit das Bildverarbeitungssystem sie am Ende alle erfasst. Hand-Eye Bin Picking beseitigt dieses Problem, da es dem Scanner ermöglicht, die Szene aus jedem Winkel und von jeder Position aus zu „betrachten“ .

Ebenso ist der Hand-Auge-Ansatz eine optimale Lösung für die Entnahme von Teilen, die nahe an den Wänden des Behälters platziert sind . Die Wände – und sogar die Teile selbst – können Schatten werfen und die Erkennung der Teile behindern, sodass Sie durch die Montage des Bildverarbeitungssystems am Roboterarm die Teile aus einem geeigneten Winkel anfahren und aufnehmen können.

Während Hand-Auge-Griff in die Kiste zahlreiche Vorteile gegenüber einer extrinsischen Kalibrierung bietet, ist es auch fair zu sagen, dass ein am Roboterarm angebrachter Scanner die Bewegungen des Roboters einschränken kann . Unter Berücksichtigung dieser Einschränkung ist es ratsam, einen kleineren Scanner zu wählen . Im Falle der Photoneo PhoXi 3D Scanner-Familie , die passenden Modelle sind XS, S, M und L , mit einer Reichweite von 16 cm bis 2 m.

Eine weitere wichtige Tatsache ist, dass der Roboter während der Scanerfassung stillstehen muss, was die Zykluszeit verlängern kann. Daher ist der Hand-Auge-Ansatz nicht für zeitkritische Anwendungen geeignet.

Wenn Sie Ihre Anwendung automatisieren möchten, aber nicht sicher sind, welche Art von Bin-Picking-Lösung für Ihr Projekt am besten geeignet ist, kontaktieren Sie uns und lassen Sie uns darüber sprechen. Wir helfen Ihnen gerne weiter.