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Industrielle Automation 5/2019

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Industrielle Automation 5/2019

Intelligent vibriert

Intelligent vibriert Industriekameras optimieren Greifprozesse von Montagerobotern in der Industrie Dass der Einsatz von Robotern zur Steigerung der Produktionseffizienz in Industrieunternehmen beiträgt, ist längst bekannt; in dem Zusammenhang rücken auch die per Bildverarbeitungssysteme gesteuerten Maschinen immer mehr in den Fokus. Jetzt hat sich ein Schweizer Unternehmen zum Ziel gesetzt, die Leistungsfähigkeit von Montagerobotern mithilfe industrieller Kamerasysteme zu optimieren. Mehr über die Technik im Einsatz lesen Sie im folgenden Artikel. Dipl.-Ing. Stefan Waizmann, technisches Marketing, SVS-Vistek GmbH, Seefeld Auf vielen Automatisierungsmessen der vergangenen Jahre lassen sich die Versuche diverser Unternehmen erkennen, das Greifen von ungeordnet liegenden Bauteilen durch einen Roboter zu realisieren. Trotz enormer Fortschritte im Bereich der Robotik und der Bildverarbeitung stellt diese Aufgabe noch immer eine große Herausforderung dar. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Bevor ein Roboter ein Bauteil greifen kann, muss ein Bildverarbeitungssystem dieses zunächst sicher erkennen, seine Orientierung errechnen, und dem Roboter dann Position und Orientierung der Greifpunkte kommunizieren. In konventioneller Technologie ist dies immer noch ein mehrstufiger Prozess: Erkennen, Greifen, korrektes Ablegen, Greifen mit korrekter Orientierung. Liegen die zu greifenden Bauteile ungeordnet durcheinander und verdecken sich dabei auch noch zum Teil, wird das sichere und schnelle Greifen von Einzelteilen oft zu einem komplexen und langsamen Vorgang. Asyril geht diese in der Industrie häufig anzutreffende Aufgabenstellung mit einem neuen Ansatz an: Das Schweizer Unternehmen baut schnelle, effiziente Zuführsysteme für Pick-and-place-Roboter und arbeitet dabei mit einem einfachen Trick: Die neben- und übereinander in einer Kiste liegenden Objekte werden über einen Beschickungstrichter auf eine Vibrationsplattform ge leitet, auf dieser vereinzelt und in eine Lage gebracht, die einen einfachen Zugriff durch den Roboter ermöglicht. Schnell & flexibel: 3-Achsen- Vibrationstechnologie Die Grundidee des Unternehmens geht dabei weit über alternative mechanische Systeme wie z. B. Rütteltöpfe hinaus, erklärt Asyril-Produktmanager Aymeric Simonin: „Die Besonderheit unserer Hochleistungs- Zuführsysteme besteht darin, dass die Ergebnisse eines integrierten Bildverarbeitungssystems dazu verwendet werden, die Vibrationen der Plattform gezielt so zu steuern, dass die Objekte vereinzelt werden. Das spezialisierte Vision-System liefert die dazu notwendigen Daten nahezu in Echtzeit und sorgt so dafür, dass die Teile isoliert und in eine für den Roboter optimale Greiflage gebracht werden.“ Nach dem Vereinzeln durch intelligente Vibrationen kommuniziert das Bildverarbeitungssystem die Daten von Position und Orientierung optimal zu greifender Bauteile an den Pick-and-Place- Roboter, für den der Zugriff dann problemlos zu bewerkstelligen ist. Um die Geschwindigkeit der Objekterkennung zu optimieren, sendet das System die Infor­ 72 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019

mationen über die ersten erkannten, gut platzierten Bauteile bereits an den Roboter, bevor das komplette Bild ausgewertet ist. Technische Grundlage für diese Vorgehensweise sind flexible Roboter-Zuführsysteme mit der Bezeichnung Asycube Feeder. Diese patentgeschützte 3-Achsen-Vibrationstechnologie hat Asyril im eigenen Haus eigenständig entwickelt und setzt sie in seinen Hochleistungs-Zuführsystemen ein. Die Aktuatoren versetzen eine Vibrationsplattform in Schwingungen, die in Bezug auf die Stärke, die Frequenz und die Dauer gesteuert werden kann und dadurch eine schnelle und präzise Bewegung der auf der Plattform befindlichen Bauteile ermöglicht. 01 Die 3-Achsen- Vibrationstechnologie ermöglicht eine freie Bewegung der Teile in alle Richtungen auf dem Lichttisch Wichtig: Ökonomischer Aufbau des Systems Zweites Kernelement der flexiblen Feeder-Lösung ist das integrierte Vision-System vom Typ SmartSight, das die Qualität der Vereinzelung beurteilt und mit dem Wissen über die Möglichkeiten des Robotergreifers die Positionen der nächsten optimal liegenden Teile bestimmt. „Auch für diesen Teil des Systems war uns ein ökonomischer Aufbau wichtig“, betont Simonin. Die Schweizer entschieden sich daher nach ersten Systemen auf Basis von Eco- Kameras von SVS-Vistek für Kamera-Modelle aus der Exo-Serie mit Auflösungen zwischen 1,6 und 12 MP, die neben der Bildaufnahme auch die Steuerung des Lichts übernehmen und somit einen zusätzlichen Strobe-Con troller unnötig machen. „Dadurch konnten wir die Hardware-Kosten für das System reduzieren und haben die Möglichkeit, Auflicht und Durchlicht mit kurzen Blitzzeiten direkt aus den Power-Ausgängen der Kamera zu bedienen“, beschreibt Simonin den Bildverarbeitungsaufbau. Die Timings für Licht und Belichtung kommen dabei direkt aus der Kamera, die die elektrischen Abläufe und den inte grierten vierkanaligen LED-Treiber mit seinem Sequenzer steuert. Die Steuerung von Licht, Sequenzer und Kamera findet über ein einziges Programmierinterface statt. Simonin: „Unsere Technologie ist flexibel und eignet sich für lose Teile und Komponenten aller Geometrien mit Größen von kleiner als 0,1 bis hin zu 150 mm.“ Die eingesetzten Feeder ermöglichen eine teileschonende Zuführung, was je nach Anwendungsfall ein entscheidendes Kri terium darstellen könne. 02 Die Vibrationsplattform sorgt für eine gesteuerte Bewegung und Vereinzelung von Objekten IndustrielleAutomation,1/4 Seite -90x130 mm (Satzspiegel) creating machinevision Beschleunigter Zugriff auf Einzelteile Durch ihren modularen Aufbau lassen sich Roboter-Zuführsysteme flexibel und schnell an die Eigenschaften der Objekte anpassen. Für diese Flexibilität in der Konfiguration sorgt neben auswechselbaren Hardware-Modulen auch die einfach zu bedienende, PC-basierte Bildverarbeitung, unterstreicht Simonin: „Bei der Umstellung auf andere Produkte werden die Vorteile eines programmierbaren Feeders deutlich: Die Konfiguration geschieht mithilfe von Software und spart Hardware-Rüstzeiten. Vor allem in Märkten mit kurzen Product-Life-Cycles oder kleinen Serien ist das ein Vorteil.“ Für die Realisierung des in die Asycube Feeder integrierten Vision-Systems vom Typ SmartSight arbeitet der Hersteller mit der Fabrimex AG zusammen, die als Partner von SVS-Vistek deren Kameratechnik zu optischen Lösungen aus einer Hand komplettieren. Die Entwicklung von Asyril ermöglicht einen beschleunigten Zugriff durch Roboter auf Einzelteile jeglicher Art. Auch in anderen industriellen Bereichen wie der Medizin- oder der Elektronikindustrie kommt die Technologie inzwischen zum Einsatz. Fotos: Aufmacher Fotolia und SVS-Vistek, sonstige SVS-Vistek www.svs-vistek.com Bildverarbeitung Kamera·Optik·Beleuchtung Systemintegration Alles –aus einer Hand! Beleuchtung Kamera- System Optik www.vision-control.com INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019 73 Vision u Control.indd 1 11.09.2019 07:01:15

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