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Industrielle Automation 5/2019

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Industrielle Automation 5/2019

Sicher im Griff

Sicher im Griff 3D-Robot-Vision-Lösung bringt Dynamik und Wirtschaftlichkeit in die Robotik Durch den Einsatz virtueller Robotersysteme lassen sich industrielle Prozesse zunehmend komfortabler automatisieren. Der Wermutstropfen: Die Projektierung einer Robotik-Anwendung ist komplex und zeitintensiv. Mithilfe einer 3D-Robot-Vision-Lösung soll jetzt die Entwicklung und Optimierung von Greifprozessen forciert werden. Dadurch lassen sich nicht nur Inbetriebnahmezeiten reduzieren sondern auch Entwicklungskosten einsparen. In der industriellen Produktion ist die Robotik eine der am schnellsten wachsenden Technologien. Sie ermöglicht Automatisierern eine hohe Fertigungsflexibilität bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit und Produktivität. Sensoren und moderne Kameratechnik schaffen eine virtuelle Abbildung der Realität, die Roboter befähigt, ihre Umgebung adaptiv zu erfassen und auf Situationen zu reagieren. Vor allem beim Bin Picking mit chaotisch liegenden Teilen ermittelt die Robotersteuerung mithilfe einer dreidimensionalen Abbildung in Form einer 3D-Punktewolke, wie Teile sicher gegriffen und lagerichtig weitergereicht werden können. Was für den Betrachter so einfach und selbstverständlich aussieht, sind komplexe Prozesse mit viel Fehlerpotenzial. Ein Roboter führt seine Griffe nur sicher und reproduzierbar aus, wenn viele Faktoren vor Realisierung der Greifsituation bekannt sind und in die Entwicklung einfließen können. Mögliche Fehlerquellen und Störungen möchten Systemintegratoren schon während der Planungs- und Konzeptionsphase weitestgehend ausräumen, um Stillstandzeiten während des produktiven Betriebs und zeitintensive Nacharbeiten zu vermeiden. Doch lange Testphasen mit aufwändig gefertigten Prototypen kann die Entwicklung eines Projekts schon im Vorfeld unrentabel machen. Auch die Optimierung von Taktzeiten oder des Entleerungsgrad kann eine laufende Bin-Picking-Anwendung längere Zeit stilllegen. Wie können Systemintegratoren die Planung, Inbetriebnahme und Wartung einer Robotikanlage dennoch wirtschaftlich durchführen? Zeitaufwändige Roboter- Programmierung entfällt Robotersteuerungslösungen wie Mikado ARC ermöglichen Systemintegratoren die Modellierung der Roboterzelle, der Greiferausführung und viele weitere Basisparameter als digitales Abbild einer realen Szene. Mit diesem digitalen Zwilling kann das Anlagenkonzept bereits in automatisch laufenden Simulationsläufen verifiziert und verbessert werden, obwohl zu diesem Zeitpunkt noch kein einziger Prototyp in Realität gefertigt wurde. Die Simulation der Hardwarekomponenten wird mithilfe der Planungsdaten und der realen Mikado Steuertechnik durchgeführt. Dadurch zeigt diese virtuellen Inbetriebnahme Ergebnisse und potenzielle Probleme des geplanten Anlagenkonzepts auf: Schneller und mit viel größeren Variationsmöglichkeiten, als es mit einer realen Testanlage möglich wäre. Und alle dabei ermittelten Erkenntnisse und Parameter können bei der folgenden realen Inbetriebnahme 1:1 weiter verwendet werden. Mit der virtuellen Kameratechnik erweitert das System zudem die Möglichkeiten der Simulation, wodurch sich 3D-Kameradaten adaptiv aus jeder möglichen Ansicht einer Greifsituation synthetisch erzeugen lassen. Das heißt, es müssen keine Kamerabilder einer nachgestellten realen Szene aufgenommen und für die Simulation importiert werden. Sowohl spezielle Problemfälle als auch zufällige Situationen sind damit beliebig oft, hundertprozentig reproduzierbar. Schon während der Planung der Roboterzelle gibt die virtuelle Kameratechnik dem Systemintegrator Anhaltspunkte wo und wie viele 3D-Kameras des Herstellers Ensenso benötigt werden. Variationen von Modell, Anzahl und Sichtwinkel der Kameras lassen sich im Simulationsbetrieb einfach vorevaluieren. Der Simulator ist eine parallel arbeitende Software, die Mikado ARC mit 3D-Daten der virtuellen Realität versorgt und zusätzlich jede Aktion und Reaktion der Robotersteuerung für den Anwender protokolliert und auswertet. Die Mikado Steuerungstechnik arbeitet mit den virtuellen Daten Dipl.-Ing. (FH) Heiko Seitz, technischer Redakteur, IDS Imaging Development Systems GmbH, Obersulm 64 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019

als wären sie von realen Kameras aufgenommen, berechnet Roboterfahrten, plant automatisch kollisionsfreie Bahnen und greift simulierte Teile aus virtuellen Kisten. Damit visualisiert Mikado ARC auf einfache Art die Arbeitsweise des Roboters und nutzt das Interface zwischen realer und virtueller Welt, um die Produktivität einer Roboter anwendung zu optimieren. Realitätsnahe Simulation der Greifsituation Auch die Umrüstung einer Bin-Picking- Anwendung auf neue Teile bzw. eine Optimierung der Taktzeiten oder des Entleerungsgrads der verwendeten Teile-Behälter unterstützt die adaptive Robotersteuerung durch den Simulator-gestützten Workflow. Durch Verwendung von 3D-Daten der Kameras und CAD-Daten neuer Bauteile und Greiferprototypen erstellt der Mikado ARC Controller eine realitätsnahe, virtuelle Simulation der Greifsituation. Mithilfe der neuen virtuellen Kameratechnik mit integrierter Physik-Engine lassen sich auch die Behälter mit virtuellen Teilen synthetisieren und in beliebiger Anzahl zufällig befüllen. Damit können Griff-Variationen oder auch neue Greifer virtuell ausprobiert werden. Die Auswertung der Simulation ermöglicht verlässliche Vorhersagen über Taktzeiten und den erreichbaren Entleerungsgrad der Boxen. Basierend auf diesen Simulatorergebnissen können die CAD- Daten eines neuen Greifer-Entwurfs solange verbessert werden, bis die Vorgaben erreicht werden. Die zeit- und kostenintensive Fertigung von Prototypen ist damit nur einmal vor der realen Inbetriebnahme am Roboter notwendig. Die Inbetriebnahme und Optimierung von Bin-Picking-Anwendungen lässt sich mit der Robot-Vision-Komplettlösung Mikado ARC von Isys Vision einfach und schnell durchführen. Sie bringt mehr Flexibilität in die Produktionslinie und erlaubt zudem eine effiziente Automatisierung im Prototypenbau und Kleinserien. Anwender können dem Roboter in kürzester Zeit viel Neues beibringen. Teilewechsel nimmt ein Maschinenbediener ohne Programmieraufwand in wenigen Minuten selbst vor. Zudem lassen sich mit den neuen Simula tionsmöglichkeiten Stillstandzeiten und Rüstkosten auf ein Minimum reduzieren. Damit ist Mikado ARC für die Projekt planung, Entwicklung und Wartung einer Robotik-Anwendung das ideale Werkzeug. Mit dem Vertrieb durch IDS Imaging Development Systems GmbH ist darüber hinaus eine Unterstützung bei komplexen Inbetriebnahmen oder eine Sonderfeature-Entwicklung durch einfache und unmittelbare Absprache möglich. Mit direkter Anbindung an Maschinensteuerungen mithilfe von Industrieprotokollen wie Profinet oder OPC-UA ist die adaptive Robotersteuerung zudem schon jetzt für Industrie 4.0 gerüstet. Bilder: IDS Imaging Development Systems www.ids-imaging.de OPTIMIEREN SIE IHRE NAHRUNGS- MITTEL- PRODUKTION 3D Smart Sensoren Die 3D-Robot-Vision-Lösung macht aus jedem Roboter einen autonom arbeitenden Spezialisten für Bin Picking, Depalettierung und vereinfachtes Teile-Handling Verbessern Sie Ihre Produktionslinie und erzielen Sie die größtmögliche Wertschöpfung und Volumen für Lebensmittel, mit minimaler Nacharbeit und Ausschussrate. www.lmi3D.com/optimieren

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