Gabelstapler und Hubwagen zählen in der Intralogistik zahlreicher Unter-nehmen zum Alltag beim Be- und Entladen von LKWs mit Paletten. Auch die Optimierung von Lagern sowie viele Einlager- und Auslagerprozesse sind ohne diese Kraftprotze kaum noch vorstellbar. In der Regel werden derartige Fahr-zeuge noch manuell bedient. Mit einem System zur automatisierten Paletten-erkennung auf Basis von Time-of-Flight-Kameras will ifm electronic solche Abläufe wirtschaftlicher gestalten, die Fehlerrate im Vergleich zum manuellen Betrieb reduzieren und und die sogenannte ‚Overall Equipment Effectiveness‘, also die Gesamtanlageneffektivität, von Unternehmen verbessern. Damit soll die Produktivität bei Logistikprozessen erhöht und die Effektivität von Automated Guided Vehicles (AGVs) verbessert werden.

Einige solcher autonomen Fahrzeuge sind bereits mit Systemen ausgestattet, die eine Erkennung der Taschen erlauben, in die die Gabeln der Transport-fahrzeuge positioniert werden müssen. Meist sind in diesen Fällen Laserlinien im Einsatz, die jedoch ­relativ viel Zeit zur sicheren Positionserkennung benötigen. ­Entwickler von ifm robotics haben sich diese Aufgabenstellung daher genauer angesehen und auf Basis der hauseigenen Time-of-Flight-Kameras ein System namens ‚Pallet Detection System‘, kurz ‚PDS‘, kreiert.

Time-of-Flight als Basis

Grundlage von ‚PDS‘ sind die Time-of-Flight-Kameras der O3D-Serie von ifm. Sie arbeiten nach dem Laufzeitverfahren und nutzen die Phasenverschiebung mehrerer Lichtimpulse, die ausgesendet und von Objekten reflektiert werden. Durch die Messung der Zeitverzögerung zwischen dem ausgesen-deten und dem von einem Sensor detektierten zurückgeworfenen Lichtimpuls lässt sich die Distanz von jedem reflektierenden Objektpunkt zum Sensor relativ genau bestimmen. Mit dieser Technologie ist es somit möglich, die Entfernungen jedes einzelnen Objektpunktes zum Sensor zu messen und auf diese Weise dreidimensionale Aufnahmen von Objekten zu machen. 

Das Palettenerkennungssystem identifiziert die exakte Position aller Standard-Paletten mit zwei Taschen. Basis des Systems sind die Time-of-Flight-Kameras der O3D-Serie von ifm, die typischerweise leicht oberhalb und zwischen den Gabeln der Fahrzeuge installiert werden.

© ifm

Diese Eigenschaft nutzten die Entwickler für das Palettenerkennungssystem: Sie installierten eine ToF-Kamera leicht oberhalb und zwischen den Gabeln eines autonomen Staplers, der im Betrieb bis auf eine Entfernung zwischen ein und zwei Meter an die nächste zu greifende Palette heranfährt. Mit den Triggern nimmt die ToF-Kamera eine komplette 3D-Punktewolke der Palette auf, die im Anschluss über den ‚PDS‘-Algorithmus gefiltert wird, um verrauschte oder unnötige Pixel zu eliminieren. Als Ergebnis gibt das System die Degrees-of-Freedom-Pose der Palette aus, mit der die genauen Paletten-Koordinaten in x-, y- und z-Richtung sowie eventuelle Verdrehungen um die Vertikalachse oder horizontale Verkippungen angezeigt werden. Diese Daten kommuniziert das ‚PDS‘ drahtgebunden über eine Ethernet-Schnittstelle oder einen CAN-Feldbus an das Steuerungssystem des Fahrzeugs, das dann die korrekte Aufnahme der Last sicherstellt.