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Bildverarbeitung Stereo-3D-Kamera unterstützt Roboter beim Griff in die Kiste

| Autor / Redakteur: Oliver Senghaas / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Der „Griff in die Kiste“ ist nach wie vor eine schwierige Aufgabe in der robotergestützten Fertigung. Um unsortierte Teile aus einer Gitterbox oder einer Schäferkiste heraus zu greifen, müssen zuerst Form, Größe, Position und Orientierung der Objekte erkannt werden: dank einer Stereo-3D-Kamera jetzt auch mühelos.

Bild 1: Zwei Ensenso N10 Stereo-3D-Kameras sind pro Kiste stationär installiert.
Bild 1: Zwei Ensenso N10 Stereo-3D-Kameras sind pro Kiste stationär installiert.
(Bild: IDS)

Erst nachdem Informationen zu Form, Größe oder Orientierung von Objekten vorliegen, lassen sich ad hoc eine kollisionsfreie Roboterbahn generieren.

Doch bereits bei der Erfassung der 3D-Daten beginnt das Problem, denn neben einer hinreichenden Genauigkeit und Vollständigkeit sind auch hohe Taktraten und Prozessstabilität gefordert. Die wenigen bisher angebotenen Lösungen sind entweder zu langsam oder sie erreichen nicht die nötige Prozessstabilität, um auch in der Serienfertigung eingesetzt werden zu können. Mit der Stereo-3D-Kamera Ensenso N10 von IDS lassen sich jetzt die Ansprüche an Taktrate, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Robot Vision-Applikationen unter den sprichwörtlichen Hut bringen.

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CMOS-Sensoren, Software und Infrarot-Patternprojektor

Die industrietaugliche Kamera mit USB-Anschluss ist ein Novum auf dem Markt, denn sie integriert nicht nur zwei Global-Shutter-CMOS-Sensoren mit WVGA-Auflösung und eine leistungsfähige Software in einem sehr kompakten Gehäuse, sondern auch einen Infrarot-Patternprojektor. Dieser wirft ein zufälliges Punktmuster auf das aufzunehmende Objekt, womit auf dessen Oberfläche nicht oder schwach vorhandene Strukturen ergänzt beziehungsweise hervorgehoben werden.

Das Objekt wird dann von den beiden Bildsensoren entsprechend des Stereo-Vision-Prinzips erfasst und mittels der geometrischen Zusammenhänge der Triangulation werden schließlich für jeden Bildpunkt die 3D-Koordinaten rekonstruiert/berechnet. Selbst wenn relativ monotone Bauteile in der Kiste aufgenommen werden, lässt sich so ohne zusätzlichen technischen Aufwand ein praktisch lückenloses, vollflächiges und detailreiches 3D-Bild in wenigen Millisekunden generieren.

Ensenso wird in ihren Bin-Picking-Roboterzellen eingesetzt

Diese Schnelligkeit nutzt die bs Automatisierung und setzt die Ensenso in ihren Bin-Picking-Roboterzellen ein. Das Unternehmen ist auf die Entwicklung und den Bau von Anlagen für das schnelle und präzise Be- und Entladen von Produktionsmaschinen und das Teile-Handling spezialisiert. Mit den Bin-Picking-Zellen lassen sich in Kisten ungeordnet oder chaotisch liegende Teile automatisiert vereinzeln und nachfolgenden Fertigungsprozessen zuführen.

Sie erreichen Taktzeiten von unter 10 s, was mit herkömmlichen Lösungsansätzen, wie zum Beispiel dem Lichtschnittverfahren, nicht zu realisieren wäre. Je nach Anwendung und Kundenanforderung werden die Zellen mit klassischem Mehrachs-Industrieroboter oder einem Linearportalroboter angeboten. Sie sind modular aufgebaut, können an verschiedene Behältergrößen angepasst werden und sind für einen oder bis zu vier Kisten ausgelegt (Bild 1).

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