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Vollautomatische Kommissionierung unbekannter Produkte aus Schüttgut

In der Intralogistik herrscht seit Jahren ein regelrechter Robotik-Hype, sei es in Fachzeitschriften oder auf Messen. Meist handelt es sich um klassische Sechsachs-Knickarmroboter, die ihren Weg aus der Produktion in die Logistik suchen. Das Ziel: die vollautomatische Kleinteile-Kommissionierung. Haupttreiber ist der Arbeitskräftemangel, die große Herausforderung nicht etwa eine technische Komponente wie der Roboter oder der Greifer, sondern die Gestaltung eines wirtschaftlichen Gesamtprozesses.

Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH

Da Roboter nur einen Teil der Artikel in jedem Sortiment handhaben können, entstehen parallele Warenströme und somit mögliche Risiken im Hinblick auf Warenfluss, Bestände, Synchronisation und Konsolidierung. Der Pick-Roboter „autopick“ der psb intralogistics GmbH stellt sich dieser Herausforderung. Die vollautomatische Lösung für die Einzelstück-Kommissionierung besteht im Kern aus einem Roboter mit Greifer, dem IT-Netz der Gesamtanlage sowie einem leistungsstarken Bildverarbeitungssystem – bestückt mit zwei Ensenso 3D-Kameras der IDS Imaging Development Systems GmbH.

Das Vision-System fungiert als Auge des Roboters. Es erkennt greifbare Flächen auf den zu verarbeitenden Objekten im Quellbehälter und berechnet Greifpunkte und kollisionsfreie Bahnen für den Roboter. Dieser kann dadurch unbekannte Produkte direkt aus Schüttgut greifen und im Zielbehälter in dem Bereich mit der geringsten Befüllung ablegen. Vakuumsauger sorgen dabei für ein sanftes Fassen der jeweiligen Gegenstände. Ein vorheriges „Einlernen“ (Teach-in) der einzelnen Produkte ist nicht notwendig. Der multifunktionale Greifer kann für eine große Artikelvielfalt mit unterschiedlichsten Verpackungseinheiten individuell ausgelegt werden. Das System lernt mit der Zeit, welcher der verschiedenen Griffe am besten für den jeweiligen Artikel funktioniert. Die erreichbare Pickleistung für eine prozesssichere Anlage ist stark von den Eigenschaften der Greifobjekte abhängig und bewegt sich zwischen 300 und 500 Teilen pro Stunde.

Zwei 3D-Kameras vom Typ Ensenso N35 liefern dem System die nötigen Bilddaten. Jedes Modell verwendet jeweils zwei CMOS-Sensoren sowie einen Projektor, der Hilfsstrukturen auf das aufzunehmende Objekt projiziert – auch bei schwierigen Lichtverhältnissen. Das Verfahren folgt damit dem Prinzip des räumlichen Sehens (Stereo Vision), das dem menschlichen Sehvermögen nachempfunden ist. Das Ergebnis ist eine 3D-Punktewolke als Grundlage für die benötigten räumlichen Objektinformationen.

Die erste Kamera ist über der Quellkiste installiert, um diese als Kollisionsobjekt in der Bahnplanung des Roboterarms berücksichtigen zu können. Hier werden die unbekannten Teile präsentiert und die Punktewolke für die Griffpunktsuche erzeugt. Statt vorgegebenen, eingelernten und fest definierten Bahnen zu folgen, orientiert er sich selbständig im Arbeitsraum und reagiert auf jede Situation. Die zweite Kamera befindet sich über der Zielkiste. Hier werden freie Ablagepositionen gesucht. Zudem wird die Z-Höhe des Kisteninhaltes ermittelt, um diese bei der Bestimmung der Ablageposition berücksichtigen zu können. Entscheidend ist eine gleichmäßige Belegung der Zielkiste sowie ein sensitives Ablegen der Produkte. Letzteres ist insbesondere bei der Kommissionierung zerbrechlicher Teile von größter Wichtigkeit. Die Bildaufnahme erfolgt asynchron zum Verfahren des Roboters, um taktzeitoptimiert arbeiten zu können.

Der Onlinehandel hat weiterhin ein starkes Wachstum vor sich. Dabei wird der E-Commerce-Sektor immer härter umkämpft. Innovative Intralogistik-Technologien sind deshalb oft notwendig, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Gleichzeitig hat kaum ein Wirtschaftssektor derzeit so sehr mit dem Mangel an geeignetem Nachwuchs zu kämpfen, wie die Logistik. Der wirtschaftliche Nutzen von Kommissionier-Robotern ist deshalb so hoch, dass sie mittel- bis langfristig ihren festen Platz in der Kommissionierung haben werden. Die dahinterstehenden Lösungen mit künstlicher Intelligenz werden neben dem Greifen auch noch andere Herausforderungen zu meistern lernen – selbständig oder auch kollaborativ in der Zusammenarbeit mit Menschen, zuverlässig und präzise. Bildverarbeitung u.a. mit 3D-Kameras sorgt dabei für den entscheidenden Durchblick sowie die nötige Sicherheit.

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