Industrielle Automation 1/2017

Künstliche Augen
GigE-Vision-Kameras in Bin-Picking-System ermöglichen Robotern räumliches Sehen
Der Mensch nimmt seine Umgebung mithilfe seiner Sinne wahr. Vor
allem die Augen sind dabei von Bedeutung, denn sie liefern ein 3D-Bild
der Umwelt, damit der Mensch mit ihr in Interaktion treten kann. Dieses
Prinzip wird auch in Bin-Picking-Systemen aufgegriffen. Hier sorgen
zwei GigE-Vision-Kameras nicht nur für ein dreidimensionales Bild der
identifizierten Gegenstände, sondern erstellen zudem eine detaillierte
3D-Karte der Umgebung, um auch versteckte Teile sichtbar zu machen.
In der Robotik und Bildverarbeitung versteht
man unter „Picking“ einen kombinierten
Prozess, bei dem mithilfe von Industriekameras
Gegenstände und deren Lage
dreidimensional erkannt werden und ein
Roboterarm diese Gegenstände ergreift und
zu einem vorher definierten Zielpunkt transportiert.
Weit verbreitet ist das sogenannte
„pick and place“. Dabei werden Gegenstände
auf einer Fläche – in den meisten Fällen ein
Fließband – lokalisiert und aufgehoben. Das
Unternehmen Infaimon, Experte für Computervision,
hat ein System entwickelt, das
mehr kann: Das Bin-Picking-System ermöglicht
auch das Erkennen, Auswählen und
Entnehmen von Teilen, die wahllos durcheinander
in einem Behälter liegen.
Kameras sehen dreidimensional
Das Bin-Picking-System basiert auf Stereovision.
Zwei hochauflösende Kameras, am
Ende des Roboterarms eingebaut, liefern
synchronisierte Bilder, die eine präzise
dreidimensionale Abbildung aller Gegenstände
zulassen. Als künstliche Augen, die
wie menschliche Augen ein dreidimensionales
Bild erschaffen, wurden zwei GigE-
Vision-Kameras von Allied Vision ausgewählt.
Je nach Anforderung der Anwendung
kommt entweder die kompakte Mako G-125
(29 × 29 mm) oder die robuste Prosilica
GT1290 zum Einsatz.
Um dem Roboterarm die notwendige
Bewegungsfreiheit zu lassen, ist es entscheidend,
möglichst wenig Kabel zu verwenden.
Beide Kameras benötigen dank
„Power over Ethernet“ (PoE) jeweils nur
ein Kabel für Stromversorgung und Datentransfer.
„Um Objekte und deren Lage so
schnell wie möglich identifizieren zu
können, braucht das Bin-Picking-System
kleine Kameras, die sich leicht synchronisieren
lassen und deren Bildrate hoch genug
ist“, beschreibt Salvador Giró, CEO von
Infaimon in Barcelona, die An forderungen.
Die GigE-Vision-Kamera Mako G-125 ist
mit einem ICX445 CCD-Sensor von Sony
ausgestattet und verfügt über diverse Befestigungsmöglichkeiten.
Durch ihren kompakten
Aufbau kann sie komfortabel am
Ende des Roboterarms eingebaut werden,
was die Nutz- und Bedienbarkeit des Systems
noch leichter macht. Sie liefert Bilder
mit einer Auflösung von 1 292 × 964 Pixel bei
einer Bildrate von 30 Bildern/s. Für echte
Stereovision müssen beide Kameras zeitgleich
Bilder aufnehmen und zum Computer
übertragen. Mit ihren zahlreichen Eingangs-
und Ausgangsanschlüssen lässt sich
die Kamera praktisch mit einem externen
Trigger verbinden.
Für anspruchsvollere Anwendungen, die
synchronisierte Bilder bei schnellerer Auslesezeit
fordern, kann das Bin-Picking- System
auch mit der robusten 1,2-MP-GigE-
Vision- Kamera Prosilica GT1290 ausgestattet
werdet. Sie unterstützt das Precision Time
Protocol (PTP), das die bis auf 2 µs genaue
Synchronisation der Kameras über eine
Ethernet-Verbindung ermöglicht.
Den idealen Weg zum Greifen
berechnen
Der erste Schritt im Picking-Prozess besteht
im fehlerfreien Erkennen eines Objektes,
das aufgehoben werden soll. Dies erfordert
Nathalie Többen ist Marketing Manager bei der
Allied Vision Technologies GmbH in Ahrensburg
56 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2017