Stapelweise Stabilität: 3D-Snapshotkamera sorgt für Balance

22.09.2021

Es wackelt bedenklich, doch das Stapeln übereinander ist aufgrund von Platzmangel unumgänglich. Das automatisierte Stapeln von Gütern in einem Blocklager ist nach wie vor eine technische Herausforderung. Umso schwieriger ist es, wenn es sich dabei um Güter handelt, die nicht formstabil sind. Jeder, der schon einmal mehrere Sixpacks PET Flaschen gestapelt hat, kennt die Herausforderung und im großen Maßstab wird die Aufgabe natürlich nicht leichter. Aus diesem Grund hat ek robotics in Zusammenarbeit mit SICK erstmalig 3D-Kameras in Verbindung mit einer innovativen Software zur Bildauswertung eingesetzt und in einem Pilotprojekt bei einem Kunden erfolgreich getestet.

Die automatisierte Ein- und Auslagerung von Paletten stellt für fahrerlose Transportfahrzeuge sehr oft noch eine Einschränkung dar, wenn das Ladegut in sich nicht stabil ist und beim Transportieren verrutschen kann. Besonders wenn Paletten gestapelt werden müssen, ist ein akkurater Prozess zwingende Voraussetzung. Seit neustem kann dieser Prozess mit leistungsfähigen, industrietauglichen 3D-Kameras umgesetzt werden, deren Aufgabe darin besteht, dreidimensionale Daten über Größe, Lage, Zustand sowie wichtige Information zur Umgebungsbeschaffenheit der Ladung zu erfassen.

3D-Snapshot-Technologie als Schlüssel zum Erfolg

Der eingesetzte 3D-Vision-Sensor Visionary-T arbeitet nach dem Prinzip der Lichtlaufzeitmessung, auch Time-of-flight genannt. Dabei sendet die 3D-Kamera Lichtsignale in die Umgebung und nimmt die reflektierten Signale wieder auf. Durch die Montage unterhalb der Gabelzinken des autonomen Transportroboters (ATR), erfasst die Visionary-T damit den kompletten Raum vor den Gabelzinken dreidimensional.

snapshot camera scans pallets
Bild links: 3D Tiefenkarte: Neben den Distanzwerten (hier farblich kodiert, rot = nah, blau = fern) liefern 3D-Time-of-flight-Kameras auch ein Schwarz-Weiß-Bild der Szene; Bild mitte/rechts: Funktionsprinzip der 3D-Time-of-flight-Technologie
snapshot camera scans pallets
Bild links: 3D Tiefenkarte: Neben den Distanzwerten (hier farblich kodiert, rot = nah, blau = fern) liefern 3D-Time-of-flight-Kameras auch ein Schwarz-Weiß-Bild der Szene; Bild mitte/rechts: Funktionsprinzip der 3D-Time-of-flight-Technologie
3D Machine Vision
3D Snapshot – vielseitig einsetzbar im Innenbereich
Visionary-T

 Wie der autonome Gabelstapler das Sehen lernt

Durch die 3D-Time-of-flight-Technologie empfängt der Visionary-T für jeden Bildpunkt das reflektierte Licht und berechnet mithilfe der Phasenverschiebung die Distanz zwischen der Kamera und den Objekten in der Szene. Verschiedene Phasenverschiebungen des Lichtes entsprechen dabei unterschiedlichen Abständen. So werden simultan mehrere zehntausend Bildpunkte erfasst, ohne dass sich mechanische Teile in der Kamera bewegen. Damit lassen sich auch von statischen Szenen 3D-Punktwolken in Echtzeit aufnehmen. Aufgrund der Aufnahme von Distanzinformation „in einem Schuss“, spricht man auch von 3D-Snapshot-Technologie – der Stapler kann „sehen“. Die für den Industrieeinsatz unerlässliche Robustheit zeigt sich neben dem Gehäuse vor allem darin, dass die Kamera 24/7 eingesetzt werden kann und selbst bei schwierigen Lichtverhältnissen und schwankenden Temperaturen, präzise und zuverlässig 3D-Daten liefert. Hierfür sorgen bei der SICK-Kamera unter anderem eine leistungsstarke Beleuchtungseinheit, ein ausgeklügeltes Thermomanagement sowie eine intelligente Vorverarbeitung der aufgenommenen 3D-Rohdaten.

Sicherer Transport instabiler Lasten
Sicherer Transport instabiler Lasten

Sicheres Aufnehmen und Stapeln instabiler Güter

In enger Zusammenarbeit mit dem FTS-Hersteller ek robotics in Rosengarten bei Hamburg, ist mit dem Einsatz des Visionary-T eine wegweisende Lösung für den automatischen Be- und Entladeprozess mit intelligenten, fahrerlosen Transportfahrzeugen entstanden. Die von der Kamera erfassten Daten werden mithilfe einer von ek robotics entwickelten Software in Echtzeit ausgewertet. Karsten Bohlmann, Head of Research & Development bei ek robotics, beschreibt das so: „Wir haben den Staplern das Sehen beigebracht. So ist das Fahrzeug in der Lage, die genaue Art und Position der Beförderungsgüter und der Paletten zu erkennen. Das geht so weit, dass das FTF unterscheiden kann, ob es sich bei der identifizierten Oberkante der Last beispielsweise um Packfolie oder aber die Last selbst handelt. Auf diese Weise ist der eingesetzte Transportroboter in der Lage, auch instabile Güter von uneinheitlicher Höhe sicher aufzunehmen und sicher zu transportieren.“

Auch bei leeren Flaschen voller Erfolg

Probieren geht über Studieren. Bei der Erprobung der prozesssicheren Beförderung leerer PET-Behälter, zeigte sich, dass die Lösung zu einer signifikant geringeren Fehlerquote – verglichen mit der manuellen Steuerung – führt. Sowohl das Stapeln als auch Entstapeln, konnte mit höherer Präzision und gleichzeitig weniger Transportschäden durchgeführt werden. Und das bei höchster Betriebssicherheit. Tiefstapeln will man nach diesen Erfolgen bewusst nicht: In Anbetracht der Komplexität der Aufgabe, ist diese Entwicklung sehr beeindruckend und als wegweisend einzustufen. ek robotics plant in Zusammenarbeit mit SICK deshalb weitere, bislang noch als herausfordernd eingestufte, Applikationen mit der 3D-Kamera-Technik umzusetzen.

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