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Isra Vision

Von der Punktewolke gelenkt

26. Juni 2020, 14:50 Uhr   |  Peter Stiefenhöfer

Von der Punktewolke gelenkt
© Isra Vision

In Montageprozessen spielt die 3D-Punktewolke-Technologie für die Führung von Industrie­robotern eine besondere Rolle. Ein neuer Ansatz hierfür sind Quad-Kamera-Sensor­lösungen, die Multistereo­aufnahmen ermöglichen.

Der hohe Kostendruck in der Fertigung erfordert eine möglichst lückenlose Automatisierung personalintensiver Prozesse. Meist kommen bisher ­spezielle mechanische Vorrichtungen für die Ver­einzelung von Bauteilen zum Einsatz. 
Diese sind aber teuer, unflexibel und bean­spruchen viel Platz. Außerdem führen sie oft zu Lärmbelästigungen. Auch die Entlastung der Mitarbeiter von Tätigkeiten wie beispielsweise der Entnahme schwerer und unhandlicher Teile ist ein häufiger Grund, die Automatisierung für diese Anwendungsfälle weiter voranzutreiben. 
Daher sind für ­unterschiedliche Montageprozesse zunehmend Industrie-roboter gefragt, für deren Führung die 3D-Punktewolke-Technologie besondere Bedeutung hat. Bei der Generierung ­solcher Punktewolken muss die gesamte gescannte Oberfläche eines Objekts schnell und präzise erfasst und in einen dichten Datensatz aus einzelnen Punkten umgerechnet werden, die jeweils durch ihre Raumkoordinaten dargestellt sind.
Der dreidimensionale Koordinatensatz der einzelnen Punkte ermöglicht eine zuverlässige 3D-Erkennung von Objekten. Darauf basierend wird die Objektdetektion und Greifpunktbestimmung vorgenommen. Die Bahn-planung der Roboter- und Greifersysteme wird kollisionsfrei realisiert. Erforderlich für diese Anwendungen ist eine leistungsfähige Kameratechnik.

Die Quad-Kamera-Technologie

Der ‚Minipick3D‘  erkennt  Objekte von nur wenigen Kubikmillimetern zuverlässig.
© Isra Vision

Der ‚Minipick3D‘ erkennt Objekte von nur wenigen Kubikmillimetern zuverlässig.

Die Kameratechnik hat sich seit den Anfängen der Roboterführung enorm weiterentwickelt. Anfänglich war eine universell einsetzbare Lösung nicht in Sicht. Entsprechende Lösungen nutzten zunächst 2D-Laserscanner, um die 3D-Daten und Positionen der Teile zu erhalten. Mit linearen Triangulations-punkten ließen sich allerdings für viele Anwendungen keine zufriedenstellenden Ergebnisse erreichen. 
Wirksamer wurde es mit einer beweg-lichen Laserlinie, mit der sich Position und Ausrichtung zum Beispiel auch unsortierter, zufällig verteilter Objekte in der Tiefe bestimmen lassen. Mittels intelligenter Kollisionsvermeidung wird eine störungsfreie Roboterführung ermöglicht. Allerdings hat auch diese Methode einen entscheidenden Nachteil: 
Beispielsweise werden beim sogenannten ‚Griff in die Kiste‘ nicht alle Ecken zuverlässig erfasst. So können Teile, die etwa am Rand liegen, am Schluss in der Kiste verbleiben.

Um dieses Problem zu umgehen, hat Isra Vision ein Multistereo-Verfahren entwickelt, bei dem vier integrierte Kameras die zu greifenden Bauteile erfassen. Diese Lösung vergrößert die Anzahl der Ansichten der Teile ent-scheidend. Erkannt wird nun auch die genaue Höhenlage der zu greifenden Teile. 
Die Quad-Kamera-Technologie ermöglicht 6-fach-Stereo-Aufnahmen bei sehr hoher Datenredundanz. Die sechs Kamerapaare führen selbst bei spiegelnden beziehungsweise glänzenden Oberflächen zu viel besseren Scan-Ergebnissen. Entsprechend verbessern sich die Genauigkeit und die Geschwindigkeit von Takt- und Scanzeiten. Darüber stellt die Multistereo-Quad-Kamera-Technologie sicher, dass Behälter beim Bin Picking vollständig entleert werden. 

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1. Von der Punktewolke gelenkt
2. Entleerung von Behältern
3. Kleinste unsortierte Bauteile greifen

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