Griff in die Kiste/Griff vom Band

In der Automatisierungs- und Handhabungstechnik spielt die Zuführung von Werkstücken an verschiedenen Stellen in der Produktion eine wichtige Rolle. Dabei liegen die zu bearbeitenden Werkstücke häufig ungeordnet in Kisten oder Gitterboxen vor. Zur automatisierten Zuführung werden die Werkstücke dann mithilfe von Wendelförderern und Förderbändern mit aufwändiger Mechanik, die speziell auf die Teile abgestimmt ist, vereinzelt. Daher ist diese Art der automatisierten Zuführung gegenüber Bauteiländerungen unflexibel und notwendige Anpassungen an der Zuführtechnik sind aufwändig und teuer.

Eine Alternative hierzu bietet das Greifen der ungeordneten Bauteile mit einem Roboter direkt aus den Kisten oder vom Band. Dies setzt jedoch eine präzise Lageerkennung im Raum voraus. Für eine eingeschränkte Auswahl von Werkstücken gibt es bereits Algorithmen aus der 2D-Bildverarbeitung. Solche Verfahren eignen sich jedoch kaum, um völlig ungeordnete Werkstücke zu lokalisieren.

»Griff in die Kiste«

Die Aufgabenstellung für viele Probleme in der Art des »Griff in die Kiste« ist es, ungeordnete Werkstücke mit geringem Platzbedarf direkt aus ihrem Transportbehälter mit einem Roboter aufzunehmen. Eine Änderung der Teilegeometrie soll dabei höchstens eine Anpassung bzw. einen Wechsel des Greifersystems bedingen. Daraus ergibt sich die Anforderung, schnell und sicher die Lage der Objekte im Raum bestimmen zu können. Zu diesem Zweck wurde am Fraunhofer IPA eine Objekterkennungssoftware entwickelt, die auf der Auswertung von 3D-Daten basiert.

3D-Objekterkennung

Die Objektlageerkennung basiert auf der Einpassung regelgeometrischer Elemente, wie Ebenen, Zylinder, Kegel, Kugeln oder Tori in Punktwolken. Dieser Ansatz wurde gewählt, da viele technische Werkstücke zylindrische oder konische Formelemente aufweisen. Die zu erkennenden Objekte sind dabei aber keinesfalls auf reine Zylinder oder Kegel beschränkt, sondern es können auch deutlich komplexere Werkstücke erkannt werden, die neben regelgeometrischen Merkmalen auch Freiformflächen enthalten können.

Kennzahlen des Verfahrens

Die 3D-Objektlageerkennung auf Basis regelgeometrischer Elemente läuft auf einem Standardcomputer. Die Rechenzeit zur Erkennung und Lokalisierung eines Werkstücks beträgt etwa 0,5 Sekunden. Das Verfahren zeichnet sich durch eine präzise Lageerkennung aus, die nur durch die Genauigkeit des verwendeten 3D-Sensors bestimmt wird. Im umgesetzten Demonstrator liegt die Genauigkeit der Lokalisierung bei +/- 0,5 mm.

Die mit dem System zur 3D-Objekterkennung auf Basis regelgeometrischer Elemente zurzeit handhabbaren Werkstücke sind typischerweise dadurch gekennzeichnet, dass ihre Form von regelgeometrischen Merkmalen dominiert wird. Zudem laufen aktuelle Arbeiten, um auch komplexere Werkstücke mit einem deutlichen Freiformanteil zu bewältigen.

Unser Leistungsangebot umfasst u. a. Machbarkeitsuntersuchungen, Software zur 3D-Objekterkennung sowie den Aufbau von Prototypen und komplette Systemrealisierungen.