Bin Picking stellt in vielen Fällen eine sinnvolle Lösung zur Beförderung einzelner Teile an einen für sie vorgesehenen Platz dar. Wie der ganze Prozess genau abläuft und welche Schritte bei der Inbetriebnahme durchlaufen werden müssen, sehen Sie in unserem neuen How-to-Video. Wir geben Ihnen hier einen tieferen Einblick in das Thema sowie weiterführende Anwendungsbeispiele.
Vereinfacht gesagt geht es beim Bin Picking darum, dass ein Roboter Einzelteile mittels eines Greifers oder Vakuum Saugers aus einer Kiste hebt und an die nächste für den Produktionsprozess notwendige Stelle befördert. Dabei geht es meistens nicht bloß darum, ein Teil von einer Kiste in die nächste zu werfen, sondern dieses direkt korrekt einzusetzen. Doch wie gelingt die Implementierung einer Bin Picking Anwendung mit einem Cobot? Das erklären wir Ihnen nachfolgend Schritt für Schritt:
1. Die Installation der Kamera
Die Objekte in der Kiste, die vom Roboter aufgegriffen und weitergegeben werden sollen, müssen vom System erstmal als solche erkannt werden. Aus diesem Grund wird eine spezielle 3D-Kamera installiert, welche eine Punktwolke zum Erkennen der Oberflächen generiert. Bei der Installation gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder man bringt die Kamera direkt am Roboter an und lässt diese mit der Maschine mitfahren oder man befestigt sie an einer festen Stelle. Die fixe Montage hat den Vorteil einer genaueren Bildaufnahme sowie der Aufnahme von 3D-Bildern während der Roboter an einer anderen Stelle die vorher entnommenen Teile ablegt. Der Prozess wird durch diese Parallelisierung schneller. Eine Installation direkt am Roboter ermöglicht wiederum eine flexiblere Arbeitsweise.
Wie bei der gewöhnlichen Bildverarbeitung üblich, muss man sich auch hier Gedanken über Belichtungszeit, Abstand zur Linse und Co. machen. Es gibt zahlreiche Einstellungen, welche die Genauigkeit des 3D-Bildes beeinflussen. Um eine fehleranfällige Anwendung zu verhindern, sollten diese im Vorfeld sorgfältig bedacht und schließlich berücksichtigt werden.
2. Die Kalibrierung von Kamera und Roboter
Nach Anschaffung der passenden Kamera sowie des geeigneten Cobots, existieren deren Systeme zunächst noch gänzlich getrennt voneinander. Erst durch die notwendige Kalibrierung lassen sich diese vereinen, wodurch eine Zusammenarbeit möglich wird. Dazu wird beispielsweise eine Platte mit bestimmten Markierungen in den Greifer des Roboters eingespannt, wodurch diese dann in verschiedenen Positionen unter der 3D-Kamera hin und her bewegt wird. Dank der Markierungen kann die Kamera die Orientierung der Platte erfassen. Anhand der Gelenkwinkel des Roboters sowie der geometrischen Position der Kamera wird deren Koordinatentransformation ausgerechnet. Somit wird eine Verbindung zwischen den Koordinatensystemen von Kamera und Roboter hergestellt.
3. Einteachen der Teile
Damit dem Roboter der Griff in die Kiste gelingt, muss ihm im Vorfeld kommuniziert werden, wonach er greifen soll. Die Teile, die aufgegriffen werden sollen, müssen also zuerst eingelernt (engl. “teach-in”) werden. Auch hier gibt es wieder mehrere Möglichkeiten: Einerseits kann eine 3D-Geometrie in das System hochgeladen werden. Andererseits ist das Einteachen auch möglich, indem die Teile unter die 3D-Kamera gehalten werden. Dabei können mithilfe von Software-Werkzeugen die Bereiche festgelegt werden, in denen das Teil gefunden werden soll. Zusätzlich muss bestimmt werden, wie das Teil aus der Kiste gehoben werden soll. Bei asymmetrischen Teilen muss beispielsweise festgelegt werden, auf welcher Seite der Greifer anzusetzen ist.
Grundsätzlich sollten die Teile sortenrein bei der Bin Picking-Station ankommen. Diese Anwendung ist also hauptsächlich für Produktionen geeignet, die mit großen Mengen an homogenen Teilen arbeiten.
4.Los geht's!
Nach den abgeschlossenen Schritten zur Installation, Kalibrierung und Teach-In der Teile, kann der Bin Picking-Prozess starten. Die oben genannten Schritte müssen nur ein einziges Mal durchgeführt werden, bevor der Produktionsprozess schließlich reibungslos vonstattengehen kann.
Wie Bin Picking in der Praxis aussieht, kann anhand des Unternehmens Jenny Waltle aufgezeigt werden. Die Firma produziert Aluminium- sowie Kunststoffteile. In deren Produktionsstätte werden Cobots eingesetzt, um Mitarbeitende von monotonen Arbeiten zu entlasten – speziell auch im Bereich des Bin Picking. Täglich legen die dort tätigen Cobots bis zu 2400 Aluminiumteile in eine Fräsmaschine ein.
Ein weiteres Beispiel ist die KYB Americas Corporation. Die japanische Firma stellt unter anderem Stoßdämpfer für die Automobilindustrie her. Bevor auch dort ein Roboter mit Bin Picking-Anwendung zum Einsatz kam, musste eine Mitarbeiterin Zylinder händisch in eine dafür vorgesehene Vorrichtung einordnen. Seit der Adaption der Bin Picking-Anwendung kann sie sich Tätigkeiten mit mehr Abwechslung widmen, während auch die allgemeine Effizienz der Produktion maßgeblich gesteigert wurde.