Depalletiseren: robots zien gewoon meer met 3D-snapshot-technologie

Meer autonomie bij de goederenontvangst: om de nieuwe uitdagingen in de branche het hoofd te bieden, zouden autofabrikanten meer moeten investeren in het moderniseren van hun productieprocessen. Door gebruik te maken van de 3D-Vision-sensor Visionary-T van SICK in samenwerking met de slimme algoritmen van Neadvance, heeft een grote autofabrikant in Tsjechië al meer geïnvesteerd in zijn logistieke structuren, waardoor de toekomstbestendigheid van zijn goederenontvangst-afdeling wordt versterkt. Met vereende krachten hebben de twee bedrijven een verdere automatiseringsstap in de goederenontvangst-afdeling gerealiseerd, waardoor de procesefficiëntie van de klant werd geoptimaliseerd.

Goederenontvangst als onderdeel van het totale systeem

Het centrale element van de oplossing is een scharnierarmrobot die is uitgerust met de 3D-Vision-sensor Visionary-T. De taak van de robot bestaat uit het afnemen van goederen die op pallets worden aangeleverd en deze over te brengen naar een transportband, die op zijn beurt weer aansluit op het intralogistieke magazijn. Schroeven, spiegels, montage-elementen: vóór de invoering van het automatische goederenontvangstsysteem werden de onderdelen na het lossen van de vrachtwagens handmatig van de pallet verwijderd en naar de voertuigproductie gestuurd. Vandaag de dag gebruikt de OEM een logistieke oplossing die goederenontvangst, hoogbouwmagazijn en productie in zijn geheel samenbrengt.

Daarvoor was het nodig om de depalletiseerrobot zo autonoom te maken dat hij de positie van de afzonderlijke pakketten op een aangeleverde pallet zelfstandig en bij elke verpakkingseenheid steeds weer opnieuw detecteert en aldus veilig kan oppakken. Deze complexe taak werd opgelost met een 3D-vision-product van SICK: de streamingcamera Visionary-T CX voorziet de robotbesturing van driedimensionale beelden dankzij de 3D-snapshot-technologie.

Time-of-flight-meting om vorm en afstand te bepalen

Voor het genereren van deze driedimensionale opnamen gebruikt het apparaat de 3D-Time-of-Flight-technologie. De technologie is gebaseerd op het principe van de time-of-flight-meting: een geïntegreerde lichtbron zendt licht uit dat vervolgens vanaf het oppervlak van een object wordt teruggekaatst naar de camera. De kleine tijdsverschillen totdat het uitgezonden licht terugkeert, worden gebruikt om de afstand tot het reflecterende oppervlak te berekenen. Met behulp van speciale algoritmen worden de verzamelde gegevens vervolgens omgezet in een driedimensionale weergave. Dankzij de hoge verversingsfrequentie van het beeld van de camera kan dit proces tot 50 keer per seconde plaatsvinden. Door de krachtige geïntegreerde actieve omgevingsverlichting kan de camera zelfs in volledige duisternis worden gebruikt en detecteert hij zelfs objecten met zeer lage reflectie-eigenschappen.

In het goederenontvangstsysteem van de OEM wordt de Visionary-T CX op de arm van de robot geplaatst en beweegt deze continu als een waakzaam oog mee. De streamingcamera kan dus direct de dynamische versnellingen, omkeerbewegingen en trillingen van de robot volgen en concrete informatie geven. De 3D-snapshot-technologie was uiterst belangrijk voor Neadvance bij deze toepassing, omdat het in staat is om tegelijkertijd diepte- en intensiteitsinformatie vast te leggen voor elke afzonderlijke pixel van een opname. En omdat Visionary-T geen bewegende delen nodig heeft om diepte-informatie te verzamelen, is de camera ook bijzonder robuust in geval van externe trillingen en schokken. Deze eigenschap is vooral belangrijk wanneer - zoals bij een typische goederenontvangst - de automatische verwijdering van de geleverde goederen snel moet worden uitgevoerd.

In gebruik levert Visionary-T CX dan de genoemde 3D-puntwolken, die met behulp van geschikte algoritmen ontwikkeld door Neadvance - gebaseerd op 3D-vormanalyse - worden gebruikt voor positiebepaling van kratten en dozen. De robot benadert vervolgens de bijbehorende coördinaten met zijn speciale grijpinrichting, pakt de goederen betrouwbaar op en plaatst ze op de transportband. Voor het oppakken van de volgende krat start het proces opnieuw. De robot beweegt boven de pallet, Visionary-T CX maakt de benodigde opnamen en levert de 3D-gegevens, die een controller vervolgens verwerkt voor de volgende doelcoördinaten.

Gezamenlijke engineering creëert succes

Voorafgaand aan de invoering van de succesvolle SICK-oplossing maakte de OEM al een eerste begin voor een autonoom werkend robotstation in de afdeling goederenontvangst. Deze benaderingen waren echter grotendeels gebaseerd op het gebruik van 2D-gegevens en brachten niet het gewenste succes. De overstap naar de 3D-snapshot-technologie van SICK en de nauwe samenwerking met Neadvance tijdens het engineering-proces leidde daarentegen tot een echte technologische doorbraak. Een belangrijk doel van deze samenwerking was om de processen zo soepel en stabiel mogelijk te laten verlopen- een aspect dat vooral belangrijk is wanneer moeilijk te transporteren goederen, resulteren in veeleisende grijpprocessen voor de robot. Daarom heeft het projectteam zich bij de ontwikkeling vooral geconcentreerd op de verdere verfijning van met name de complexere grijpprocessen. De 3D-gegevens en de bijbehorende puntenwolken bieden zeer goede mogelijkheden om scènes nauwkeuriger vast te leggen en zelfs tijdens het lopende project bij te sturen. Wegens beïnvloedende factoren, waarvan de betekenis pas bij de inbedrijfname ter plaatse waarneembaar zou worden, was flexibiliteit een ontwikkelingseis.

Meer autonomie voor de robot

De nieuwe oplossing werkt zo betrouwbaar, precies en efficiënt dat de OEM van plan is deze ook in andere fabrieken te gebruiken. De hoofdaannemer en de systeemintegrator, die met het project werden belast, waren ook zo onder de indruk van de 3D-snapshot-technologie en het time-of-flight-principe van de Visionary-T CX, dat ze de oplossing standaard in depalletiseringsprocessen willen integreren.

Verdere bijdragen:

Geautomatiseerde goederenontvangst dankzij middleware en verticale integratie

De beste methoden om Vision-sensoren in te zetten voor op pellets plaatsen

Tastbaar succes is een grote puzzel - Perfect samenspel bij Robot Vision