Roboter und Vision-Sensor: ein Duo, das sich versteht

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Die Kombination von bildverarbeitenden Sensoren und Cobots findet in der Industrieautomation zunehmend Verbreitung. Für die Integration der bildgeführten Robotik in bestehende Fertigungsprozesse kommt es dabei auf eine effektive Kommunikation an.

Bildverarbeitung

Mit speziellen Funktionen wie einer Greiferfreiraumprüfung und verschiedenen Kalibriermethoden ist der Vision-Sensor von SensoPart speziell für Robotikanwendungen geeignet.
Mit speziellen Funktionen wie einer Greiferfreiraumprüfung und verschiedenen Kalibriermethoden ist der Vision-Sensor von SensoPart speziell für Robotikanwendungen geeignet.
Zur einfachen Einrichtung von Robotikanwendungen lässt sich der Vision-Sensor über eine spezielle App leicht an KUKA-Robotersysteme anbinden. (Alle Fotos: SensoPart).
Zur einfachen Einrichtung von Robotikanwendungen lässt sich der Vision-Sensor über eine spezielle App leicht an KUKA-Robotersysteme anbinden. (Alle Fotos: SensoPart).

Kollaborative Robotersysteme, die Seite an Seite mit menschlichen Mitarbeitern Handling- oder Montageaufgaben übernehmen, haben die Anwendungsschwelle für die Robotik erheblich gesenkt. Damit ist die Automatisierung von Anwendungen in den Fokus gerückt, für die ein Robotereinsatz bisher zu aufwändig und zu teuer erschien. Um Objekte schnell und zielsicher greifen zu können, werden dem Roboter die notwendigen Positionsdaten von einem Vision-Sensor geliefert. Eine Hürde ist dabei vielfach noch die Einrichtung der Sensor-Roboter-Kombination, denn nicht jeder Anwender verfügt gleichzeitig über Fachkenntnisse in der Bildverarbeitung und Roboterprogrammierung.

Einfache Einrichtung ohne Programmieraufwand

Schon vor zwei Jahren hat der Sensorhersteller SensoPart auf diese Herausforderung reagiert und eine spezielle Version seines Vision-Sensors, den VISOR Robotic, auf den Markt gebracht. Der Sensor unterstützt die Kommunikation mit dem Robotersystem in zweifacher Hinsicht: Zum einen ermöglichen die im Sensor integrierten Kalibrierfunktionen eine einfache Transformation von Bild- in Roboterkoordinaten, sodass die hierfür bisher notwendigen Programmierarbeiten in der Robotersteuerung entfallen. Eine einmalige Kalibrierung über eine als Zubehör erhältliche Kalibrierplatte oder mittels eines Kunden-Kalibrierobjekts genügt. Zusätzliche Funktionen wie Z-Verschiebung der Messebene, Greiferfreiraumprüfung sowie die einfache Anpassung des Greifpunkts erleichtern die Einrichtung zusätzlich. Diese Funktionen garantieren minimalsten Programmieraufwand auf dem Roboter.

Um die Einrichtung des Roboters für eine konkrete Aufgabe weiter zu vereinfachen, wurden für den VISOR Robotic außerdem spezielle Apps und Funktionsbausteine zu Robotersystemen führender Hersteller (z.B. Universal Robots, Kuka, ABB, Stäubli) entwickelt; damit lässt sich die bisherige händische Programmierung der Roboterbahn durch einen intuitiven Teach-in-Prozess mittels Programmier­gerät ersetzen. Dabei werden die Details der Bildaufnahme und -auswertung Schritt für Schritt in der Konfigurationssoftware des Vision-Sensors eingerichtet. Mit Hilfe der Kalibrierfunktion und der jeweils passenden Roboter-App lassen sich einfache Anwendungen sehr schnell und effektiv lösen, ohne dass hierfür Kenntnisse in der Roboterprogrammierung erforderlich sind. Die Konfiguration der Bildverarbeitung im Vision-Sensor ist ebenfalls sehr intuitiv; dabei bietet der VISOR Robotic umfangreiche Funktionen, die auch in schwierigen Detektionssituationen wirksame Unterstützung bieten. So ist es beispielsweise möglich, auch auf spiegelnden Oberflächen eine robuste Auswertung zu erhalten.

Hohe Auflösung für variable Bildausschnitte

Durch Portierung auf eine neue, leistungsfähigere Hardwareplattform wurden die Bildverarbeitungsfähigkeiten des VISOR Robotic zuletzt nochmals deutlich erweitert. Hervorzuheben sind insbesondere der integrierte Ziellaser (Laserklasse 1) sowie die motorische Fokusverstellung, wodurch die Montage und Ausrichtung des Vision-Sensors ebenfalls einfacher und flexibler wird. Mit einer Auflösung von bis zu 1,5 Megapixeln (VISOR Robotic V20) und drei verschiedenen Sichtfeldern (Weit, Mittel, Eng) können Anwender jetzt sehr einfach den für ihre Anwendung optimalen Bildausschnitt wählen. So ermöglicht die Variante mit engem Sichtfeld eine zuverlässige Detektion von Kleinteilen oder die Lesung von Codes auch aus größeren Abständen zum Prozess. Ebenfalls verbessert wurde die im Sensor integrierte Beleuchtung mit acht Hochleistungs-LEDs.

Und die Entwickllung geht weiter: Seit Mai 2020 gibt es eine neue 5-Megapixel-Variante (VISOR Robotic V50), die das Sichtfeld des Sensors um ein Mehrfaches erweitert. Mit seiner Auflösung von 2560 x 1936 Pixel erreicht der Sensor eine Bildqualität, wie sie bisher nur bei erheblich teureren und technisch aufwändigeren Bildverarbeitungssystemen verfügbar war. Die Einstellung des gewünschten Sichtfeldes erfolgt hierbei durch Auswahl eines passenden C-Mount-Objektivs, welches als Zubehör erhältlich ist.

Vielseitige Konnektivität für einfache Integration

Für die Integration in bestehende Anlagen wurde der VISOR Robotic außerdem mit einer umfangreichen Konnektivität ausgestattet. Unterstützt werden aktuelle Schnittstellenprotokolle wie sFTP, TCP/IP, EtherNet/IP und Profinet Conformance Class B, die eine einfache Anbindung an SPS- oder PC-Systeme ermöglichen. Hinzu kommen die erwähnten, herstellerspezifischen Roboter-Apps, welche die Lücke zwischen der Bildverarbeitung und der Robotersteuerung schließen. Hierdurch entfällt die bisherige händische Programmierung der Kommunikationsschnittstelle in der Steuerungssoftware des Roboters. Für den Anwender bedeutet all dies eine deutliche Zeitersparnis bei der Integration in bestehende Fertigungsabläufe sowie ein geringeres Anwendungsrisiko.

Vielfältige 2D- und 3D-Anwendungen realisierbar

Die nahtlose Zusammenarbeit zwischen Vision-Sensor und Roboter eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten – vor allem klassische Pick-and-Place-Anwendungen lassen sich mit bildgeführter Robotik effektiv automatisieren. Typische Beispiele sind die Teilezuführung und -montage in der Automobil- und Zulieferindustrie oder die Bestückung von Platinen in der Elektronikfertigung. Dank der vom Vision-Sensor gelieferten Umgebungsinformation werden etwaige Lageabweichungen von Bauteilen sofort erkannt, sodass der Roboter seinen Bewegungsablauf entsprechend korrigieren kann. Dabei sind die Grenzen zu 3D-Anwendungen fließend: Wenn der Roboter in einer Anwendung eine zusätzliche Höheninformation benötigt – z.B. bei der Aufnahme mehrlagiger Blechstapel –, muss hierfür nicht zwingend ein 3D-Vision-System angeschafft werden. Die Höheninformation kann stattdessen von einem kostengünstigen Abstandssensor geliefert werden. Diese bietet SensoPart in drei industrieüblichen Baugrößen – Kompakt-, Miniatur- und Subminiaturbauform – an und deckt damit einen großen Abstandsbereich ab. Der zuckerwürfelgroße Subminiatur-Abstandssensor FT 10-RLA findet sogar im Robotergreifer Platz und ist somit ganz nah dran am Geschehen.

Veröffentlicht am Juni 17, 2020 - (736 views)
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