Volautomatisch verzamelen van onbekende producten uit bulkmateriaal

Door: Redactie - 8 april 2021 |

Volledig geautomatiseerd order verzamelen van kleine onderdelen

In de intralogistiek is er al enkele jaren een ware hype over robotica, zowel in vakbladen als op beurzen. Meestal gaat het om klassieke zesassige gelede robots die hun weg zoeken uit een productieomgeving naar de logistiek. Het doel: volledig geautomatiseerd order verzamelen van kleine onderdelen. De belangrijkste drijfveer hier is het tekort aan arbeidskrachten, de grote uitdaging is niet een technische component zoals de robot of de grijper, maar het ontwerp van een algemeen economisch proces. Aangezien robots slechts een deel van de artikelen in elk assortiment kunnen verwerken, zijn er parallelle goederenstromen en dus mogelijke risico’s met betrekking tot de goederenstroom, de voorraden, de synchronisatie en de consolidatie. De “autopick” picking robot van psb intralogistics GmbH in Pirmasens (Duitsland) gaat deze uitdaging aan. De kern van de volautomatische oplossing voor het orderverzamelen bestaat uit een robot met grijper, het IT-netwerk voor het hele systeem en een krachtig beeldverwerkingssysteem – uitgerust met twee Ensenso 3D-camera’s van IDS Imaging Development Systems GmbH.

Het visiesysteem fungeert als het oog van de robot. Het detecteert grijpbare oppervlakken op de te verwerken objecten in de broncontainer en berekent grijppunten en botsingsvrije paden voor de robot. Dit stelt de robot in staat onbekende producten direct uit het bulkmateriaal op te pakken en ze in de doelbak te plaatsen in het gebied met de laagste vulling. Vacuüm cups zorgen voor het voorzichtig vastgrijpen van de betreffende objecten. Een voorafgaande “teach-in” van de afzonderlijke producten is niet nodig. Of het nu gaat om een medicijnflesje of een pakje thee, de multifunctionele grijper kan individueel worden ontworpen voor de meest uiteenlopende artikelen met de meest uiteenlopende verpakkingseenheden. Het systeem leert na verloop van tijd welke van de verschillende grijpers het beste werkt voor elk artikel. De haalbare grijpprestaties voor een procesveilig systeem zijn sterk afhankelijk van de eigenschappen van de te grijpen voorwerpen en liggen tussen 300 en 500 stuks per uur.

Twee Ensenso N35 3D-camera’s voorzien het systeem van de nodige beeldgegevens. Alle Ensenso 3D-camera’s werken volgens de methode “Projected Texture Stereo Vision”. Elk model maakt gebruik van twee CMOS-sensoren en een projector die contrastrijke structuren op het vast te leggen object projecteert – ook bij moeilijke lichtomstandigheden. Ensenso-camera’s werken met stereovisie, die het menselijke gezichtsvermogen nabootst. Het resultaat is een 3D- puntenwolk als basis voor de vereiste ruimtelijke objectinformatie.
Om de camera’s in autopick te integreren, maakte psb intralogistics gebruik van de Ensenso SDK. Naast wizards voor een eenvoudige setup en ter ondersteuning van camerakalibratie van de 3D-camera’s, bevat deze de optie voor GPU- gebaseerde beeldverwerking voor een nog snellere verwerking van 3D-gegevens. Ook is het mogelijk om één 3D- puntenwolk te maken van alle camera’s die bij multi-camera gebruik worden ingezet, wat in dit geval nodig is, en om de 3D-puntenwolken live samen te stellen vanuit meerdere kijkrichtingen.

Ensenso

De eerste camera wordt boven de bronbox geïnstalleerd om deze laatste te beschouwen als een botsingsobject in de padplanning van de robotarm. Hier worden de onbekende delen gepresenteerd en wordt de puntenwolk voor het zoeken van het juiste handvatpunt gegenereerd. Dit laatste gebeurt met behulp van de Mikado ARC-software (Adaptive Robot Control) van isys vision. Deze combineert Ensenso’s 3D stereo vision cameratechnologie met een eenvoudig configureerbare, adaptieve robotcontroller. Het resultaat is een complete 3D robot vision oplossing voor bin picking en parts handling met een autonoom opererende robot, zoals geleverd door autopick. In plaats van voorgedefinieerde, aangeleerde en vastomlijnde paden te volgen, oriënteert hij zich zelfstandig in het werkveld en reageert hij op elke situatie.

De tweede camera bevindt zich boven de doelbox. Hij zoekt naar vrije opslagposities. Bovendien wordt de Z-hoogte van de inhoud van de doos bepaald, zodat hiermee rekening kan worden gehouden bij het bepalen van de opslagpositie. Het is van cruciaal belang dat de doelbox gelijkmatig wordt bezet en dat de producten zorgvuldig worden geplaatst. Dit laatste is vooral van belang bij het picken van breekbare onderdelen. De beeldacquisitie is asynchroon met de beweging van de robot om de cyclustijd te optimaliseren. “De configuratie van de camera kan eenvoudig en precies worden aangepast aan het betreffende productportfolio, of zelfs tijdens het proces worden aangepast”, legt de systeemmanager bij psb intralogistics uit. Via de interface met het magazijnbeheersysteem worden handvatinformatie en pickopdrachten uitgewisseld.

De onlinehandel heeft nog steeds een sterke groei voor de boeg. Tegelijkertijd wordt de e-commerce-sector steeds harder. Innovatieve intralogistieke technologieën zijn daarom vaak noodzakelijk om concurrerend te blijven. Tegelijkertijd kampt vrijwel geen enkele economische sector momenteel zo met een gebrek aan geschikt jong talent als de logistiek. Het economisch voordeel van pickingrobots is dan ook zo groot dat ze op middellange tot lange termijn een vaste plaats zullen krijgen in de commissioning. De onderliggende oplossingen met kunstmatige intelligentie zullen leren om naast het grijpen ook andere uitdagingen aan te gaan – zelfstandig of ook in samenwerking met de mens, betrouwbaar en precies. Beeldverwerking met o.a. 3D-camera’s zorgt voor het beslissende overzicht en de nodige veiligheid.

Met volledig geïntegreerde behuizing, modulair ontwerp of geïntegreerde gegevensverwerking: de Ensenso N-, X- en XR-families bieden oplossingen voor de meest uiteenlopende eisen. Meer informatie vindt u op de IDS-website.