Eine Anwendung, die sitzt: Palettierung und Depalettierung mit 2D-LiDAR-Sensor

Die Roboterarme greifen blitzschnell nach den Aluminiumprofilen. Die Rohteile werden der Fräse zugeführt, dann die fertigen Teile wieder auf der Palette gestapelt. Das funktioniert wie ein Uhrwerk und wie von Geisterhand – doch die Akteure in dieser Konstellation sind weder überirdisch noch abgehoben. Gemeinsam mit der Rohmann-Automation GmbH sind hier SICK-Produkte am Werk, die für den Automobilzulieferer MS-Schuon GmbH das Palettieren und Depalettieren zur Bearbeitung wichtiger Komponenten für die Ausstattung von Campingfahrzeugen bewerkstelligen. Der 2D-LiDAR-Sensor LMS4000 fungiert dabei als hochauflösendes „Auge“ der Roboterarme. Und auch der Lichttaster GTB6 spielt beim Ablauf des Prozesses eine wichtige Rolle.

Nicht immer kann man nachvollziehen, in welchem Zusammenhang die eigene Arbeit oder die eigenen Produkte mit dem eigenen Erleben stehen. Und nicht alle, die im Campingurlaub im eigenen Camper sitzen oder liegen, würden zwangsläufig daran denken, dass ein 2D-LiDAR-Sensor von SICK und der systemintegrierende Einsatz durch die Rohmann-Automation daran einen Anteil haben. Wer aber in der Produktion der MS-Schuon GmbH einen Blick auf die Rhythmik und Eleganz der Roboterchoreografie werfen darf, wird sich dem Bann nicht entziehen können. Und darüber hinaus verstehen, wie sehr verlässlich automatisierte Prozessabläufe Teil des Gesamtbilds sind.

Mit dem LMS4000 „sehen“ die Roboter jeden Winkel

Zwei Industrieroboter bestücken eine automatische Bohr- und Fräsmaschine mit Aluminiumprofilen verschiedener Länge. Die beiden Roboterarme palettieren und depalettieren gleichzeitig. Die Aluminiumprofile, die später in Tischen und Liegen verbaut werden, werden den Einspannungen einer vollautomatischen Bohr- und Fräsmaschine zugeführt und anschließend wieder entnommen. Möglich machen das zwei 2D-LiDAR Sensoren LMS4000, von denen jeweils einer an einem der beiden Roboterarme angebracht ist. Der Sensor ist besonders geeignet für alle Bereiche, in denen Güter schnell und zielgenau zu analysieren und zu bewegen sind. LMS4000 detektieren Lage und Form der Bauteile sicher, in diesem Fall Aluminiumprofile. Die hohe Abtastdichte und der weite Dynamikbereich der Sensoren sind hierbei ebenfalls entscheidend. Der Clou dabei für die Anwendung: Eine Magazinierung ist nicht erforderlich. Während bei vergleichbaren Applikationen bisher meist aufwendige Bereitstellungsmagazine mit definierten Entnahmepositionen im Einsatz sind, ist der hier beschriebene Weg deutlich flexibler und kostengünstiger.

Dank seiner Messeigenschaften erkennt der Sensor die Bauteile selbst dann, wenn sie kreuz und quer oder umgedreht auf der Palette liegen. Und auch Lage und Position der gesamten Palette wird dank der 3D-Auswertung sicher erkannt und beim Greifen berücksichtigt. So stellen Verschiebungen von Paletten um mehrere Zentimeter und Drehungen um mehrere Grad kein Problem dar – selbst geneigte Paletten und unebener Industrieboden beeinträchtigen den Roboter in keiner Weise. Der Werker kann die Palette nach Augenmaß in der Roboterzelle absetzen – den Rest steuert der LMS4000.

Ein Sensor, der auch „zwischen den Zeilen lesen“ kann

Die Aluminiumprofile werden auf den Paletten sowohl im Roh- als auch im Fertigzustand mithilfe schwarzer, oberflächenschonender Gummizwischenlagen gestapelt. Diese werden nach Abräumen einer Lage von der Rohteilpalette auf einer Extrapalette deponiert. Beim Beladen der Fertigteilpalette mit Fertigteilen holt der Greifer die Zwischenlagen wieder von der Extrapalette. Für viele Sensoren in einem vergleichbaren Preissegment stellt die Materialbeschaffenheit der Zwischenlagen aus tiefschwarzem Gummi in Kombination mit einer Dicke von gerade einmal 1 bis 2 mm ein unüberwindliches Hindernis dar. Nicht so für den LMS4000: Der 2D-LiDAR-Sensor übermittelt neben Abstandswerten auch Remissionsdaten. Hieraus kann ein 3D-Modell erstellt werden, das neben der reinen Höheninformation auch die Oberflächenbeschaffenheit von Objekten berücksichtigt und so auch bereits kleinste Farbunterschiede unmittelbar sichtbar macht – die Zwischenlage wird so zuverlässig identifiziert. Das ist einmalig im Markt und in dieser Weise mit keinen noch so komplexen 3D-Kameras zu erreichen.

Für die richtigen Taktzeiten kommt der GTB6 zum Einsatz. Je zwei Lichttaster GTB6 verifizieren pro Roboterarm die korrekte Aufnahme der Aluminiumteile wie auch der Zwischenlagen. Im richtigen Moment ermöglichen GTB6 die Ansaugung über die Vakuumgreifer und stellen sicher, dass keine Teile herunterfallen.

Systemintegration mit einem starken Partner

Aufgrund der herausragenden Fähigkeiten des LMS4000 erkennt der Sensor sowohl die Position einer Palette als auch die der darauf lagernden Profile und Zwischenlagen. Aber für die Inbetriebnahme und die Systemintegration ist natürlich auch besondere Expertise nötig. Die Firma Rohmann-Automation GmbH bietet mit ihren schlüsselfertigen und maßgeschneiderten Komplettlösungen in der Robotik genau das: „Wir sind seit Jahren erfolgreich in der Robotik mit vielen verschiedenen Anwendungen von Pick-and-place bis zu End-of-Arm Tooling für diverse Kunden unterwegs“, bekräftigt Geschäftsführer Jascha Rohmann. „Dabei haben wir mit SICK einen Partner gefunden, dessen Produkte nicht nur die Anforderungen unserer Kunden mehr als befriedigen, sondern auch unseren Anspruch an Perfektion und Partnerschaft erfüllen.“ So fungiert Rohmann an der Schnittstelle zum Endkunden zum einen als Softwareproduzent und kompetenter Systemintegrator, der zu seinen Services neben der Inbetriebnahme vor Ort auch Fernwartung anbietet. Zum anderen aber auch als Botschafter für die Kompetenz von SICK als Sensorexperte. Eine Partnerschaft, die ganz offenbar passt und sitzt.

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