Logistik: Wie Roboter auch unbekannte Objekte problemlos handeln

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

Logistik: Wie Roboter auch unbekannte Objekte problemlos handeln

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print
Mit einer Softwarelösung von Fizyr und Kameras von IDS werden Roboter in die Lage versetzt, unbekannte Objekte auch in rauen Logistikumgebungen zu kommissionieren. Welche Vorteile das gerade in Corona-Zeiten bietet.
Roboter in der Logsitik

Quelle: IDS

Corona hat radikale Auswirkungen auf die Lieferkette und die Logistikbranche. Die Einschränkungen der Pandemie haben zu einem Rückgang der verfügbaren Arbeitskräfte geführt, die wiederum nur noch auf Distanz miteinander arbeiten sollten. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wenden sich Unternehmen zunehmend der Roboterautomatisierung zu, bei der künstliche Intelligenz und maschinelles Sehen eine entscheidende Rolle spielen. Doch was passiert, wenn Roboter eine unbegrenzte Anzahl von (unbekannten) Lagereinheiten handhaben müssen? Gesucht werden schnelle, zuverlässige und robuste Methoden, um die Kommissionierung einer großen Bandbreite von Produkten zu automatisieren.

Diese Herausforderung hat das niederländische Softwarehaus Fizyr erfolgreich angenommen. Das in Delft ansässige Unternehmen für Computer Vision versetzt Roboter in die Lage, unbekannte Objekte auch in rauen Logistikumgebungen zu kommissionieren. Mit einer Bildverarbeitungslösung, die ganz unterschiedliche Logistik-Anwendungen automatisiert, wie z.B. die Kommissionierung von Gegenständen, Handhabung von Paketen, Depalettierung, Entladung von Lastwagen oder Gepäckabfertigung. Die passende Hardware zum System liefert IDS: Fizyr integriert kompakte, robuste Ensenso 3D-Kameras in Kombination mit hochleistungsfähigen GigE uEye-Kameras.

Modulares Plug-and-Play-Softwareprodukt

Anstatt einer marktüblichen, proprietären Kommissionierzelle hat Fizyr ein modulares Plug-and-Play-Softwareprodukt entwickelt, das sich nahtlos in jedes System integrieren lässt. Dadurch sind die Anwender frei in der Wahl der Hardware (z.B. Cobots oder Industrieroboter), um so die bestmögliche Lösung für ihre individuelle Kommissionierzelle zusammenzustellen. Zur Optimierung von Kosten, Robustheit und Geschwindigkeit, integriert Fizyr jeweils Industriekameras von IDS. Deren Aufgabe besteht im Wesentlichen darin, die zu kommissionierenden oder zu klassifizierenden Produkte zu erfassen. Je nach individueller Kundenanwendung kommen bis zu vier Ensenso 3D-Kameras in Kombination mit leistungsstarken GigE uEye CMOS-Kameras zum Einsatz.

100 Greifposen pro Sekunde

Wichtige Anforderung an die Kameras ist eine zuverlässige, präzise Bilderfassung. Damit liefern sie die nötigen Daten, die zum einen die Software-Algorithmen von Fizyr in die Lage versetzen, über 100 Greifposen pro Sekunde auszuführen. Zum anderen sorgen sie für die jeweils nötige Klassifizierung, um verschiedenste, auch unbekannte Objekte unterschiedlich handhaben zu können. Die Software führt darüber hinaus Qualitätskontrollen durch und erkennt Fehler. Damit wird ausgeschlossen, dass beschädigte Gegenstände auf einen Sorter gelegt werden – mit Hilfe der IDS-Kameras als scharfe Augen des automatischen Robotersystems.

Algorithmen liefern wichtige Informationen

Die Algorithmen sind in der Lage, alle relevanten Informationen zur Segmentierung sowie zur Klassifizierung der Paketart (ob Schachtel, Beutel, Umschlag, Rohr, Zylinder, u.a.) zu liefern. Das System erkennt Ausreißer oder nicht transportfähige (d.h. beschädigte) Güter, bestmögliche Greifposen in sechs DoF (degrees of freedom) und mehrere Positionen pro Objekt. Es ermöglicht Sensoren oder Robotern den Umgang mit eng gestapelten oder sich überlappenden Objekten, stark reflektierenden Gegenständen und Textilien in Polybeuteln, weiß-auf-weiß und schwarz-auf-schwarz-Flächen sowie transparenten Objekten.

Das optimale Bildergebnis ist der Schlüssel

Da die Qualität der Bilderfassung direkt von den Lichtverhältnissen der Szene und der Oberflächenbeschaffenheit der Objekte abhängt, ist das Auffinden und Berechnen der Koordinaten von entsprechenden Punkten auf weniger strukturierten oder reflektierenden Oberflächen sehr schwierig. Für ein optimales Bildergebnis sind Kameramodelle aus dem IDS-Portfolio Fizyrs erste Wahl, auch für anspruchsvolle Kundenlösungen. Dabei sind die Aufgaben gut verteilt: Die uEye CP-Kamera nimmt 2D-Bilder der zu behandelnden Objekte auf und stellt diese als Input für die Algorithmen zur Verfügung, die die Objekte unter der Kamera klassifizieren. Die Objekte können gänzlich unbekannt sein und in Form, Größe, Farbe, Material und Position variieren. Die Ensenso-Kamera wiederum erstellt eine 3D-Punktewolke, in der alle relevanten räumlichen Objektinformationen enthalten sind. Die eigens von Fizyr entwickelte Software kombiniert diese mit den Informationen aus dem 2D-Bild, analysiert die Oberfläche im Hinblick auf geeignete Positionen für einen oder mehrere Greifer und schlägt die besten Greifpositionen vor. Eine möglichst präzise Objektdarstellung, auch bei Materialien mit wenig texturierten, spiegelnden Oberflächen, ist dabei eine der Schlüsselkomponenten für die Software. Kein Problem für die Ensenso 3D-Kameras von IDS: Mit einer speziellen Technik verbessern sie das klassische Stereo Vision Verfahren. Dadurch werden neben einer höheren Qualität der Tiefeninformationen auch präzisere Messergebnisse erzielt.

Die Wahl der Kamera

Die spezifischen Kameramodelle sowie die Anzahl der Kameras pro System hängen vom individuellen Anwendungsfall des Kunden ab. Für eine typische Bin Picking-Lösung mit einem Cobot wird beispielsweise eine Ensenso N35 in Kombination mit einer GigE uEye CP eingesetzt. Auch Anwendungen, die eine Ensenso X36 und eine GigE uEye CP für das Bin Picking zusammen mit vier Ensenso N35 Kameras für die Einlagerung des Artikels in anderen Behältern verwenden, sind erfolgreich im Einsatz.

Die ausgewählte uEye CP steht für „Compact Power“, als kleines Kraftpaket für industrielle Anwendungen aller Art. Sie bietet maximale Funktionalität mit umfangreicher Pixelvorverarbeitung und ist dank des internen 120 MB Bildspeichers auch für Mehrkamerasysteme bestens geeignet. Die Kamera liefert Daten in voller GigE-Geschwindigkeit und ermöglicht den Einkabelbetrieb bis zu 100 Meter über PoE („Power over Ethernet“).

Die UI-5240CP Rev. 2 ist eine besonders leistungsstarke Industriekamera mit dem e2v 1,3 Megapixel CMOS-Sensor. Dieser Sensor ist einer der empfindlichsten Sensoren im IDS Portfolio, der neben der hier verwendeten Farbversion auch in Monochrom und als NIR-Version erhältlich ist. Neben der herausragenden Lichtempfindlichkeit verfügt die Kamera über eine Reihe weiterer herausragender Merkmale, die den Sensor extrem flexibel machen, wenn sich Anforderungen oder Umgebungsbedingungen ändern.

Die verschiedenen einsetzbaren Ensenso-Modelle haben eines gemeinsam: Die Ausstattung mit einem lichtstarken Projektor, der mittels einer Pattern-Maske eine kontrastreiche Textur auf das abzubildende Objekt projiziert und somit die auf dessen Oberfläche nicht oder nur schwach vorhandenen Strukturen ergänzt. Das Ergebnis ist eine detailliertere Disparity Map und eine vollständigere und homogenere Tiefeninformation der Szene.

Ihre umfangreichen Features qualifizieren die beiden Ensenso 3D-Kameramodelle für das breite Spektrum anspruchsvoller Anwendungen in der Supply-Chain- und Logistikbranche, wie beispielsweise 3D-Objekterkennung, -klassifizierung und -lokalisierung (z.B. Qualitätssicherung, Kommissionierung), Logistikautomatisierung (wie (De-)Palettierung), Roboteranwendungen (z.B. Bin-Picking), Erfassung von Objekten bis 8 m³ (z.B. Paletten) oder automatische Lagersysteme.

Fizyr hat das Ensenso SDK mit Hilfe eines modernen und schnellen Wrappers in seine Software integriert. Ein großer Vorteil ist die 2D/3D-Kombination, die es ermöglicht, dass das Bild der 2D Kamera als Overlay über die 3D-Punktewolke gelegt werden kann.

Dies sorgt zum einen für einen plastischeren Eindruck der Szene. Zum anderen kann das Kamerabild mittels „Hand-Auge-Kalibrierung“ optimal auf das Roboterkoordinatensystem abgestimmt werden, um ein zielgerichtetes Greifen zu gewährleisten.

Lesen Sie auch: Soft-Roboter: Sensorisierte Haut sorgt für das Körpergefühl

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on xing
XING
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
E-Mail
Share on print
Drucken

Andere Leser haben sich auch für die folgenden Artikel interessiert

Premium Jobs

Redaktionsbrief

Tragen Sie sich zu unserem Redaktions-Newsletter ein, um auf dem Laufenden zu bleiben.

Wir wollen immer besser werden!

Deshalb fragen wir SIE, was Sie wollen!

Nehmen Sie an unserer Umfrage teil, und helfen Sie uns noch besser zu werden!

zur Umfrage

Aktuelle Ausgabe

Topthema: Hochgenaue Fixierung der Winkellage von Rotationsachsen

DKHS1000-Serie: Klemmelemente-Weltneuheit DER Zimmer GROUP

Mehr erfahren

Entdecken Sie weitere Magazine

Schön, dass Sie sich auch für weitere Fachmagazine unseres Verlages interessieren.

Unsere Fachtitel beleuchten viele Aspekte der Digitalen Transformation entlang der Wertschöpfungskette und sprechen damit unterschiedliche Leserzielgruppen an.