„Beim Einsatz neuer Robotersysteme kommt es auf die Sicherheit an“ SICK

Ein kurzer Blick auf die Zukunft der Roboterindustrie im Jahr 2020 mit Paul Szeflinski, Gründer und Vorstandsvorsitzender von IAS Inc. in den USA

Die Roboterindustrie ist in den letzten Jahren kontinuierlich gewachsen. Im Jahr 2018 schätzte die International Federation of Robotics, dass bei der Installation von Robotern global die Marke von 400.000 Einheiten pro Jahr überschritten wurde. Weil immer mehr Hersteller den Wert der Industrierobotik erkennen, steigt diese Zahl weiter an. Außerdem setzen Hersteller erstmals Robotertypen ein, mit denen unterschiedliche Aufgaben bearbeitet werden können. Die Entscheidung darüber, wo sie mit der Implementierung ihres ersten Systems beginnen sollten, kann für diese Unternehmen eine große Herausforderung bedeuten. SICK hat Paul Szeflinski , Gründer und Vorstandsvorsitzender von IAS Inc. eingeladen, einige Einblicke in Trends des Jahres 2020 im Feld der Robotik zu geben.

„Beim Einsatz neuer Robotersysteme kommt es auf die Sicherheit an“

Welche Trends sehen Sie auf dem Gebiet der Roboterautomation?

Szeflinski Wir sehen weiterhin eine Zunahme des Robotereinsatzes in Branchen, die in der Vergangenheit vergleichsweise zögerlich in diesen Bereich investiert haben. Konkret sind das die allgemeine Industrie sowie die Nahrungsmittel- und Getränkehersteller. In unseren Beratungsgesprächen fällt auf, dass unsere Kunden gegenüber der Robotik aufgeschlossener sind als je zuvor. Früher haben viele von ihnen gezögert, Schritte in ein derart anspruchsvolles neues Feld zu wagen. Inzwischen sehen sie aber aus Wettbewerbsgründen immer häufiger die Notwendigkeit, Kosten niedrig zu halten und die Produktqualität zu steigern.

Die bisher übliche Trennung der Arbeitsbereiche von menschlichen Arbeitskräften und Robotern löst sich langsam auf. Eine der Ursachen dafür ist die rasant zunehmende Verbreitung kollaborativer Roboter. Aber auch bei Industrierobotern mit sicherheitsrelevanten Arbeitsbereichen setzen sich zunehmend Anwendungen durch, bei denen Geschwindigkeit und menschliche Interaktion kombiniert werden. Aber ganz unabhängig davon, ob kollaborativ gearbeitet wird oder nicht: Beim Einsatz neuer Robotersysteme kommt es auf die Sicherheit an. Die Erfüllung der Sicherheitsnormen der Robotics Industries Association (RIA) war für IAS und SICK in den USA schon immer eine Priorität, aber inzwischen bringen die Kunden dieses Thema immer öfter von sich aus zur Sprache.

Außerdem haben wir beobachtet, dass Offline Programming Software (OLP) immer robuster und erschwinglicher wird. Indem wir das CAD unserer Zellenkonstruktionen importieren und offline programmieren, können wir die Programmierarbeit bei unseren Projekten auf frühere Termine verschieben und müssen bei einem Großteil der Programmierarbeiten nicht mehr darauf warten, dass der Roboter in unserer Halle steht. Auch anwendungsspezifische Add-ons innerhalb der OLP-Software werden immer robuster. Bei Palettiereranwendungen mit unseren Arbeitszellen der Sprinter-Serie können wir beispielsweise Kartongrößen und Palettenkonfigurationsparameter einlernen und die Software den zeilenweisen Code generieren lassen. Dadurch bleibt uns mehr Zeit für Praxistests, und wir können unsere Lieferzeiten verkürzen.

Wie können Daten aus der Robotik zur Verbesserung der Fertigungsprozesse genutzt werden?

Szeflinski Durch die Untersuchung der Daten, die vom Robotersystem über lange Zeiträume hinweg erfasst werden, können Hersteller Einblicke in die Leistung des Systems gewinnen, die sonst nur schwer oder gar nicht zu analysieren sind. Je nach Kunde kann diese Analyse eine einfache oder äußerst komplizierte Aufgabe sein. Wir sehen drei Schwerpunkte:

Zykluszeitanalyse des Roboterbetriebs, um sicherzustellen, dass das Gesamtsystem wie geplant funktioniert.
Analyse der Leerlaufzeiten des Systems, indem untersucht wird, ob das Robotersystem auf der Zuführungsseite gut mit Produkten versorgt wird und nicht auf der Auslaufseite verstopft.
Vorbeugende Wartung am Roboter selbst. Jede Roboteranwendung wird Produkte, Werkzeuge und Bewegungsprofile haben, von denen die Achse unterschiedlich beansprucht und abgenutzt wird. Durch das Zusammenführen der Nutzungsdaten mit Diagnosewerkzeugen für die verschiedenen Baugruppen des Roboters lässt sich erkennen, welche Komponenten an Effizienz verlieren oder ausfallen und zuerst ersetzt werden müssen.

Verbesserung der Fertigungsprozesse durch Robotik

Welche Veränderungen haben Sie in den letzten fünf Jahren bei der bildverarbeitungsgeführten Roboterautomation beobachtet?

Szeflinski In den letzten fünf Jahren wurden in der Welt der bildverarbeitungsgeführten Robotik große Fortschritte gemacht, so dass diese Technologie für eine breite Vielfalt an Anwendungen nutzbar wurde. In vier Bereichen sehen wir besonders starke Auswirkungen:

Evolution der 2D-Kameras – Weil 2D-Vision-Lösungen erschwinglicher, kompakter und robuster geworden sind, ist die Implementierung von VGRs einfacher denn je geworden. Es gibt jetzt eine wachsende Zahl von Optionen und erweiterten Fähigkeiten, die es ermöglichen, Roboter präziser zu führen. Dies macht VGRs zu einer praktikablen Lösung für schnell bewegte Teile. Der Einsatz von 4K-Auflösungen und noch höheren Auflösungen wird mit höheren Bildwiederholraten kombiniert, um präzisere und genauere Lösungen zu ermöglichen.
3D-Analysen sind einfacher und weniger zeitintensiv geworden – Auf der Softwareseite der 3D-Vision wurden große Fortschritte erreicht. Datenerfassung, Kalibrierung und das Zusammenfügen der Daten mehrerer Kameras waren früher zeitaufwändige und umständliche Prozesse. Alle sind inzwischen erheblich schneller, genauer und benutzerfreundlicher geworden. Angesichts der hohen Summen, die Unternehmen in 3D-Vision investieren, erwarten wir zukünftig weitere große Entwicklungssprünge.
Automatisiertes Bin-Picking – Das Sehen von Teilen in einer zufälligen Konfiguration und die Führung des Roboters zum Entladen eines Teilebehälters gelingen heute viel besser als noch vor fünf Jahren. Weil bei der erfolgreichen Implementierung eines Bin-Picking-Systems eine Vielzahl von Faktoren eine Rolle spielen, sind aber noch umfangreiche Testreihen erforderlich. Der beste Weg, um alle Beteiligten von der Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu überzeugen, ist das Durchlaufenlassen der Zyklen.
Immer mehr integrierte Hardware/Software/Roboter-Pakete – Inzwischen können Kamerasysteme von Drittanbietern direkt angeschlossen und von Industrierobotern genutzt werden. Passend dazu bieten Roboterhersteller Pakete an.

Große Fortschritte in der Welt der bildverarbeitungsgeführten Robotik

In welchen besonderen Anwendungsfällen konnten Sie bildverarbeitungsgeführte Roboter erleben?

Szeflinski Aufgefallen sind uns vor allem drei Bereiche:

Bin-Picking und Bestückung – Dieser Bereich scheint in letzter Zeit in der Verpackungs- und Logistikbranche stark an Bedeutung zu gewinnen. Wenn die Produkte bereits verpackt sind, sind sie in manchen Fällen weniger empfindlich, und es wird weniger Präzision benötigt als bei anderen Roboteranwendungen.
Stapeln und Regalbedienung – IAS hat Anwendungen bearbeitet, bei denen der Endbenutzer das Stapeln von Produkten auf Wagen automatisieren wollte. Bei der Automatisierung einer Saatgutverarbeitungsanlage haben wir Roboter an den Endpositionen der beiden Linien aufgestellt, um samengefüllte Schalen in Bäckereiwagen zu legen, die anschließend in Kontrollräume fahren. Bei einer anderen Anwendung ging es um die Entnahme von Schalenstapeln mit Vitaminen, die in Schubkarren geladen und aus diesen entnommen werden sollten. Werkzeuge wie Bäckereiwagen und Schubkarren sind nie einheitlich und unterliegen im Laufe der Zeit Verschleiß. Bei beiden Anwendungen haben wir an den Roboterarmen Kameras montiert. Die Aufnahmen werden von den Robotern bei der Navigation verwendet, um in der veränderlichen Umgebung optimale Bewegungspfade zu finden.
Bildverarbeitung zur Entscheidungsunterstützung bei Robotern – In High-Mix-Szenarien haben wir Bildverarbeitung genutzt, um Produkte über Codes oder eindeutige physische Merkmale zu identifizieren. Anschließend haben wir die räumlichen Daten verwendet, um die Roboter zu den Teilen zu führen und diese entweder richtig zu sortieren oder einen wertschöpfenden Prozess durchzuführen.

Wagen Sie Vorhersagen für die Zukunft der Roboterautomation?

Szeflinski Wir sagen voraus, dass digitale Angebote neue Einblicke in Anlagentechnik ermöglichen und die technischen Prozesse beschleunigen werden. Diese Verschiebung wird sich von neuen Projektspezifikationen über Programmänderungen bis hin zur Wartung bemerkbar machen. Wichtige Daten werden detaillierter und zugänglicher, weil digitale Modelle und reale IoT-Daten zusammengeführt werden können.

Wenn beispielsweise ein Kunde mit Niederlassungen im ganzen Land eine Ziehpalettenstation zu einem unserer Palettierroboter hinzufügen möchte, können wir dieses Element in unser CAD-Modell integrieren, den Roboter digital programmieren und entweder das Programm zusammen mit Zeichnungen senden oder uns per Fernzugriff in den Roboter einloggen, um die Änderungen vorzunehmen. Eine Ausfallzeit wäre nur noch für den physischen Einbau der Ziehpalettenstation notwendig. Anfahrten wären unnötig. Dies alles ist heute schon möglich, und wird immer öfter auch gemacht.

Digitale Angebote ermöglichen neue Einblicke in Anlagentechnik

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