Berger-Gruppe Gebrauchtestapler.at Dispo-04-2016

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z Logistiklösungen z Framos bei einer Schweizer Supermarktkette Automatisieren mit Bildverarbeitung Von einem vernünftigen Volumenmesssystem konnten Logistiker lange Zeit nur träumen. Der Bildverarbeitungsspezialist Framos Imaging Systems ermöglicht die Erfassung der dreidimensionalen Abmessungen und Volumina von Stückgütern in Echtzeit und damit die nahtlose Integration durch automatisierte Nutzung dieser Informationen in unterschiedlichste Intralogistikaufgaben. Der Auftraggeber, eine „Schweizer Supermarktkette“, wollte in diesem Fall nicht genannt werden. Zum Auftragnehmer „Maschinen das Sehen zu lehren“ ist das Ziel der Framos Bildverarbeitung mit Sitz in Taufkirchen (Bayern). Seit seiner Gründung 1981 hat sich Framos als Anbieter von Technologie für die industrielle, wissenschaftliche und CASE STUDY medizinische Bildverarbeitung etabliert. Mit dem Hauptsitz in München und vier weiteren Niederlassungen weltweit unterstützt Framos OEMs, Systemintegratoren und Forschungseinrichtungen dabei, Bildverarbeitungstechnologien nutzenbringend anzuwenden. Ein Team von insgesamt 85 Mitarbeitern bietet neben einem umfangreichen Portfolio an Bildverarbeitungskomponenten auch die technische Beratung an. CASE STUDYS Zum Projekt In dem Logistikzentrum einer Schweizer Supermarktkette werden vier unterschiedliche Sortier- und Erkennungsaufgaben mithilfe der Technologie von Framos mit eigens entwickelten Anlagenkonzepten gelöst. Frischwaren-Anlieferung: Gebindetypen identifizieren Klassischerweise werden Frischwaren verschiedener Produzenten in Mehrweg-Behältern unterschiedlichster Ausprägung im Logistikzentrum angeliefert. Im Bereich der Frischelogistik ist das ein sogenannter „Kälteautomat“, ein auf 3 Grad Celsius gekühltes Gebäude, wo die ankommenden Waren via Fördertechnik hineingelangen. Die auf Rollwägen aufgetürmten Gebinde werden ins Lager gefahren und müssen dort zur Einlagerung entstapelt werden. Ein Stapel kann dabei unterschiedliche Gebinde pro Lage enthalten, lediglich nebeneinander befindliche Behälter Der Einsatz der Framos VLG Volumenmesssysteme ermöglichte eine einfache, extrem robuste und leicht zu wartende Alternative zu einer kamerabasierten Typenerkennung. Speziell konnte dadurch auch der Softwareentwicklungsaufwand minimiert werden. auf der gleichen Lage sind von der gleichen Sorte. Das Entstapeln der knapp zwei Meter hohen Gebindetürme wird über einen Klemmförderer am oberen Ende eines Hebeautomaten realisiert. Damit dieser Prozess richtig funktioniert, muss der Gebindetyp der jeweils obersten und der darunterliegenden Lage erkannt werden. Hier kommt das erste der Framos- Systeme zum Einsatz: Mittels sechs LED-Barlights der Firma Falcon wird eine Dunkelfeld- Beleuchtung realisiert, die die Griffmulden und Durchbrüche in den Gebindewänden hervorhebt. Eine 1,3-MegaPixel-Kamera der Firma Smartek (GC1391M) generiert eine Aufnahme der jeweils obersten zwei Lagen des Gebindeturms und führt diese dem Machine- Learning-Klassifikator zu. Dieser kann basierend auf zuvor „gelernten“ Aufnahmen die Gebinde in diesen Lagen klassifizieren. Anschließend werden die Ergebnisse an die Anlagensteuerung übermittelt, die oberste Lage entstapelt und anschließend weiter vereinzelt. Der Gebindeturm wird dann um die jetzt bekannte Höhe der nächsten Lage angehoben und der Prozess beginnt von vorne, bis keine Lagen mehr vorhanden sind und der Turm komplett entstapelt ist. Durch den Einsatz lernender Algorithmen ist es dem Framos-System möglich, selbst jene Gebinde korrekt zu klassifizieren, die zu großen Teilen von Papieretiketten verdeckt sind, Beschädigungen aufweisen oder stark verschmutzt sind. Aktuell können so 20 verschiedene Gebindetypen zuverlässig klassifiziert werden. Ein weiterer großer Vorteil des gewählten Ansatzes besteht darin, dass mit geringem Aufwand neue Gebinde zu den vorhandenen Typen hinzugefügt werden können. Dazu ist es lediglich nötig, in einer Lernphase Bilder der neuen Gebinde in der Anlage zu generieren und einzulernen. Mit einer regelbasierten Klassifizierung wären dabei sehr schnell die Grenzen der Machbarkeit erreicht. Leergutzentrale: Ifco-Gebinde automatisch entfalten Obst und Gemüse wird bei diesem Schweizer Unternehmen in faltbaren Mehrwegbehältern, sogenannten Ifco-Gebinden, an die 36 www.industrieweb.at/logistik | 4/16
Logistiklösungen z Foto: Framos Filialen ausgeliefert und nach Entnahme der Waren gefaltet und gestapelt zurückgesandt. Es gibt dabei „halbe“ (300 mm Länge) und „ganze“ (600 mm) dieser Kunststoff-Normgebinde. Die leeren Boxen kommen als Turm von bis zu 1,8 m Höhe in der Leergutzentrale an und müssen hier zur weiteren Verarbeitung wiederum automatisiert entstapelt werden. Die hierfür eingesetzte 3-Achs-Roboter- Anlage benötigt dazu die genaue Anzahl an Lagen ganzer Gebinde im unteren Bereich und die Anzahl an Lagen halber Gebinde im oberen Bereich des Gebindeturms. Dafür wird durch das Framos-Messsystem eine Laserlinie vertikal über die gesamte Stapelhöhe projiziert und das so entstehende Profil durch eine 5-MegaPixel-CCD-Kamera (Smartek GC2441) mit Bandbreiten-Filter aufgenommen. Durch das spezifische Muster der ganzen und halben Kisten und durch die Übergänge können die Gebindetypen unterschieden werden und es ist eine Lagenzählung möglich. Diese Informationen werden der Robotersteuerung vor jedem Greifvorgang übermittelt. Der Roboter kann so sortenreine Stapel bauen, die dann automatisch auf den Weg in die jeweilige Waschstraße gebracht werden. Insgesamt sind in diesem Logistikprojekt zwei Ifco-Entstapler im Einsatz. Durch den Einsatz von Linienlaser und Bandbreitenfilter wird eine Zuverlässigkeit auch bei Änderungen in der Umgebungsbeleuchtung, aber auch bei variierender Objektrepräsentation durch Verschmutzung oder Farbänderung erreicht. Die hohe Auflösung der Kamera ermöglicht eine robuste Auswertung der Laserlinie über die gesamte Stapelhöhe. Interne Waschung: Gebindesortierung vor der Waschstraße Neben den Ifco-Behältern müssen auch alle anderen, nicht faltbaren Gebindetypen in der Leergutzentrale sortiert werden. Eine Aufgabe besteht darin, die drei verschiedenen unternehmenseigenen Gebinde von den Gebinden anderer Hersteller zu trennen, damit diese vor der Wiederverwendung gewaschen werden können. Dazu wurden Framos VLG Dimensionsmesssysteme in insgesamt acht Fördertechniklinien integriert. Diese bestehen aus jeweils einem horizontalen sowie einem vertikalen Lichtgitterpaar. Bei Passage eines Objektes durch den so aufgespannten Durch den Einsatz lernender anstatt regelbasierter Klassifikatoren können trotz hoher Variationsvielfalt innerhalb einer Klasse bei einer gleichzeitig hohen Klassenanzahl robuste Klassifikationsergebnisse erzielt werden. Lichtvorhang wird ein Teil der Linien blockiert und man erhält so die Konturinformation des Messobjekts. Alle vorkommenden Gebindetypen passieren eines der Volumen-Licht-Gitter mit einer Geschwindigkeit von 0,65 m/s. Das VLG erfasst die äußeren Abmessungen sowie das Durchbruchmuster. Zwei der drei hauseigenen Gebinde können rein durch ihre Abmessungen von anderen Lieferantengebinden unterschieden werden. Die dritte Gebindeart hat jedoch Standardmaße und unterscheidet sich nur durch die seitliche Musterstruktur. Durch eine effiziente Merkmals-Extraktion dieses Durchbruchmusters konnte ein Deskriptor generiert werden, der eine robuste Klassifizierung des Gebindetyps ermöglicht, ohne dass Verschmutzungen oder Verdeckung von Teilbereichen die Klassifikation beeinträchtigt. Für jedes Gebinde, das die Messstationen passiert, wird ein Ergebnis an die Anlagensteuerung und den verbundenen Pusher übertragen, der die hauseigenen Gebinde vom Förderband schiebt. Die gleichen Algorithmen wie in der Typenerkennung der Gebinde-Waschstraße konnten auch bei der Gebindesortierung wieder erfolgreich eingesetzt werden. Das System musste lediglich um einen robusten Farbdeskriptor erweitert werden. Leergutzentrale: Gebinde in Hochgeschwindigkeit klassifizieren und sortieren Nach der Aussortierung der hauseigenen Gebinde müssen die Fremdgebinde sortiert werden, um sie an die jeweiligen Lieferanten zurückzuschicken. Insgesamt handelt sich es sich um 16 verschiedene Gebindetypen, von denen sich viele nicht allein durch die Außenmaße unterscheiden lassen. In dieser Hochgeschwindkeits-Anlage (1,75 m/s) ist das derzeit schnellste Lichtgittersystem von Framos, das VLG SHS (Super High Speed) verbaut, mit welchem eine Längenauflösung von unter 3 mm erreicht wird. Zusätzlich zur Analyse der Dimensionen und der Durchbruchmuster wird in dieser Messstation auch eine Farbkamera eingesetzt, da sich einige Gebinde nur durch die Farbe unterscheiden lassen. Hierbei werden hohe Anforderungen an die Reproduzierbarkeit der Farberkennung gestellt, da sich die Farbe der Gebinde durch Jahre intensiven Gebrauchs, Verschmutzungen und aufgeklebte Etiketten auch innerhalb einer Klasse stark unterscheiden kann. Das Ergebnis der Klassifizierung wird an die Steuerung übertragen, die das Gebinde der korrekten Ausschleusbahn zuordnet. Am Ende baut ein Roboter neue, sortenreine Türme. So nach Größen geordnet werden die Gebinde im Anschluss zurück zum jeweiligen Lebensmittelhersteller geschickt. z www.industrieweb.at/logistik | 4/16 37
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