3D-Bildverarbeitung und Robotik lösen ein Uralt-Problem der Königsdisziplin

Der Griff in die Kiste gelingt

Die Profactor GmbH mit Sitz in Steyr (Oberösterreich) unterstützt Unternehmen dabei, Produktivität und Flexibilität zu erhöhen und gleichzeitig Kosten und Risiken zu senken. "Wir entwickeln und optimieren industrielle Produktionstechnologien und -prozesse und helfen, Fehlentscheidungen zu vermeiden und den Planungsaufwand zu reduzieren", beschreibt Dr. Andreas Pichler, der mit 1. September als technischer Geschäftsführer in die Führungsetage von Profactor aufrückte, die Unternehmensphilosophie. Innerhalb weniger Jahre ist die 1995 gegründete Profactor vom Vier-Mann-Forschungsteam zu Österreichs Nummer eins in der angewandten Produktionsforschung gewachsen. Heute arbeiten 85 Mitarbeiter in den drei Bereichen F & E, Labordienstleistungen und Engineering an überzeugenden Anworten auf die Fragen produzierender Unternehmen - von Klein- und Mittelbetrieben bis zu den Global Playern der Industrie. Immer unter der Prämisse einer ökologischen, ökonomischen sowie sozialen Nachhaltigkeit beschäftigt sich Profactor zur Entwicklung neuer Produktionstechnologien für innovativer Produkte neben den Forschungsschwerpunkten Nanotechnologie, biobasierte Energieproduktion sowie Energieeffizienz auch intensiv mit Konzepten der Null-Fehler-Produktion und den Inhalten des Human Centered Manufacturing, wie beispielsweise einer humaneren Gestaltung des Arbeitsplatzes. "Dabei bilden der Einsatz von Robotern und intelligenten Bildverarbeitungssystemen ganz wesentliche Optimierungsmöglichkeiten", meint Andreas Pichler und fährt fort: "Daher beschäftigen wir uns seit acht Jahren eindringlich mit der industriellen Bildverarbeitung, im speziellen mit der 3D-Bildverarbeitung, und haben auf diesem Gebiet sehr viel Know-how aufgebaut." Da der berühmte 'Griff in die Kiste' als eine der Königsdisziplinen unter den industriellen Bildverarbeitern gilt, war es klar, dass sich auch Profactor mit diesem Thema auseinandersetzt. "Wir haben sehr früh erkannt, dass gerade die 3D-Bildverarbeitung ein Schlüsselelement für den 'Griff in die Kiste' ist", erinnert sich Pichler. Gerade wenn es darum geht, Teile in einem Schüttgutszenario zu erkennen, wo eine sehr dynamische Störkulisse existiert, muss man exakt bestimmen können, wo genau sich die Teile im Raum befinden und wie genau die aktuelle Störkulisse aussieht. "Dies ist nur mit 3D-Bildverarbeitung realisierbar", ergänzt er.

Anzeige

Eine stabile Lösung

Der Griff in die Kiste: Stäubli vermutet, dieses Uraltproblem wurde von profactor endlich gelöst. (Fotos: Stäubli)

Bei Start des Projektes vor drei Jahren entschied man sich, in der Robotik auf den Hersteller Stäubli zu setzen. "Wir waren mit den Robotern von Stäubli aus vergangenen, erfolgreichen Projekten beispielsweise in der Lackiertechnik stets sehr zufrieden. Noch dazu waren wir aufgrund dieser kontinuierlichen Zusammenarbeit mit den Robotern, der Steuerung und der Software bereits bestens vertraut", begründete Ing. Armin J. Völkl-Leitner, Vertrieb Industrielle Automation und Robotik bei Profactor die Entscheidung. Da man für die Umsetzung einen sehr beweglichen, schnellen Roboter suchte, der dazu wenig Platz benötigte, wählte man den Sechsachser RX160 aus der Stäubli-Roboterfamilie. "Der RX160-Roboter besitzt einen Gelenkarm mit sechs Freiheitsgraden für höchstmögliche Flexibilität. Der kugelförmige Arbeitsbereich des Roboters ermöglicht die optimale Ausnutzung der Roboterzelle", beschreibt Ing. Alexander Müller MBA, Stäubli-Verkaufsleiter für Österreich, die Vorteile des Roboters. Die hohe Präzision und Dynamik, durch die patentierten Stäubli Getriebemodule und die Tragkraft bis 30 Kilogramm machen den RX160 laut Müller zum idealen Partner zur Verwirklichung dieses Projektes in der Praxis. Zu Beginn der Entwicklungsphase setzte man sich gemeinsam mit Systemintegratoren auf einen Tisch und legte fest, worauf es bei der Endlösung ankommt. "Gemeinsames Ziel war es, ein Produkt mit überschaubaren Anschaffungskosten auf den Markt zu bringen, das auch einfach in bestehende Produktionslinien ingrierbar ist. Minimale Rüstzeiten und einfaches Konfigurieren waren weitere Systemvoraussetzungen", erinnert sich Andreas Pichler. Nach drei Jahren Entwicklung kann Profactor nun mit dem iRob Feeder eine stabile und kompakte Gesamtlösung für das individuelle robotische Bestücken von Industrieanlagen präsentieren. Das System iRob Feeder erkennt unterschiedliche Werkstücke in unterschiedlicher Lage, greift sie und positioniert sie richtig für die Weiterverarbeitung, d.h. das System generiert aus einer chaotischen Teilebereitstellung eine geordnete Prozesszuführung. Als einer der großen Herausforderungen in dieser Zeit zählt der Profactor-Geschäftsführer, die Stabilität des Systems nicht nur unter Labor- sondern auch unter Industriebedingungen zu gewährleisten. "Die enge Kommunikation mit den erfahrenen Spezialisten von Stäubli, die uns bei Problemen immer zur Seite standen, war da sehr hilfreich", freut sich Andreas Pichler über die funktionierende Partnerschaft.

Von der Teileerkennung bis zur Bewegungsplanung

Der wesentliche Vorteil der Industrielösung ist, dass die einzelnen Teile nicht mehr sortenrein geschlichtet zur Anlage geliefert werden müssen. Da iRob Feeder die 3D-Lage der Werkstücke auch in nicht standardisierten Umgebungen erkennt, ist eine zeitlich aufwendige Teile- und Arbeitsraumvorbereitung nicht notwendig. "Unsere Software bildet die komplette Arbeitszelle mit den chaotisch angeordneten Teilen und dem Roboter inklusive Greifer zuerst digital ab und kreiert eine Simulationsumgebung", erklärt Pichler. Dafür werden Lasersensoren eingesetzt, die die Oberfläche des Arbeitsraumes abasten. Um aus der daraus erhaltenen Punktewolke auch Werkstücke erfolgreich zu erkennen, werden vorher CAD-Modelle der zu greifenden Teile hinterlegt. Im nächsten Schritt berechnet das Systems unter Berücksichtigung der Roboterkinematik und der vorliegenden Störkulisse, welche Werkstücke aus dem chaotischen Haufen greifbar sind. "Dies ist nur möglich, da man zum CAD-Modell zusätzliches Prozesswissen wie beispielsweise Greifpunkte der Teile ablegen kann", so Andreas Pichler. Nach der Selektion der idealen Greifpunkte sowie des optimalen Greifertyps muss nur noch der korrekte Roboterpfad aus der Kiste zum Ablegeplatz berechnet werden, um den entsprechenden Robotercode zu generieren. ¿Der Roboter verarbeitet alle wichtigen Informationen, die im zuvor durch ein Abbild der Ist-Situation vermittelt worden sind. Sobald er weiß, um welche Teile es sich handelt und in welcher Lage sich diese befinden, ergreift er die Werkstücke und platziert sie zur Weiterverarbeitung¿, bringt es der technische Geschäftsführer von Profactor auf den Punkt.

Profitable Produktion auch für kleine Losgrößen

Mithilfe dieses Systems ist es nun möglich, Schüttgutszenarien exakt nachzubilden und Greifprozesse aus der Kiste komplett durchzusimulieren. "Wir bieten diese Machbarkeitsstudien auch als Dienstleistung an und die Nachfrage danach wird immer größer", erläutert Armin Völkl-Leitner. Eigentlich ausgelegt für die Handhabung von Massenware oder von schweren Teilen sieht Völkl-Leitner eine starke Tendenz zum flexiblen Einsatz beim Handling von schwankenden Lösgrößen selbst komplexer Baugruppen, wo es darum geht, ein System relativ rasch umzurüsten. "Der Anwender möchte selbst in der Lage sein, schnell und ohne viel Programmieraufwand seine Anlage umzurüsten, das durch das einfache Einspielen von neuen CAD-Modellen in unser System möglich ist. Durch die Simulationsunterstützung erhält der Bediener die Information, ob und wie der neue Prozess stabil ausgeführt werden kann", fährt er fort. Die smarte Handhabungslösung bewährt sich momentan in einigen Referenzprojekten in der Automobilindustrie, es gäbe aber genügend Anwendungsfälle in anderen Branchen, in denen dieses System erfolgreich eingesetzt werden könnte. Alexander Müller ist überzeugt: "Durch die Lösung des ´Griffs in die Kiste´ sind neue, intelligentere und produktivere Anlagenkonzepte realisierbar. Wir von Stäubli sind in vielen Branchen tätig und haben dadurch den nötigen Einblick, um gezielt Potenziale für den ´Griff in die Kiste´ aufzuspüren". Norbert Novotny

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Meinung

Der intelligente Mensch in der Fabrik 4.0

Kürzlich las ich von einer Ausstellung, die dieser Tage in Venedig zu sehen ist: Homo Faber – der schaffende Mensch. Zu sehen ist dort luxuriöseste Handwerkskunst, bei der es auf Geschicklichkeit, Originalität und Kreativität ankommt.

mehr...

Meinung

Der Kampf um die Fachkräfte

Das Angebot an Mitarbeitern bleibt eng im Robotermarkt. Die stählernen Arbeitstiere boomen weltweit. Da reißen sich Roboterhersteller, Integratoren und Anwender um die rar gesäten, qualifizierten Jobsuchenden.

mehr...
Anzeige

Sicherheitszuhaltungen

Sicher verschlossen

Schmersal bietet eine neue Generation von Sicherheitszuhaltungen und -sensoren auf RFID-Basis an, die auch nichtsichere Informationen wie Statusdaten oder Fehlermeldungen weitergeben können. So können RFID-Sicherheitssensoren, die die Stellung von...

mehr...

Greifer

Ohne Ecken – aber mit Kanten

GMP Basisgreifer von Gimatic für medizintechnische Anwendungen. Die Medizintechnik wird in den nächsten Jahren aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung und zunehmenden Globalisierung mehr und mehr automatisiert werden.

mehr...

Meinung

Roboter der Zukunft,

liebe Leserinnen und Leser, haben neue Sicherheitseinrichtungen in Hard- und Software, mehr Tragkraft, größere Reichweiten und entwickeln sich zu „Cobots“ – also mit dem Werker kollaborierende Maschinen.

mehr...
Zur Startseite