Logistikkens legeplads i fokus: Sådan optimerer et 3D-Vision-kamera materialeflowet

I Nordtyskland har de bogstaveligt talt vendt op og ned på robotverdenen. Resultatet er en ekstraordinær løsning til materialeflow. Idéen kommer fra cellumation i Bremen: Kombinér autonome fodboldrobotter til enheder – og vend dem så på hovedet. Det specielle herved er, at i stedet for at jage bolden frit på overfladen med en trekantet gruppe af tre drev, kan varer flyttes frit på en overflade i den modsatte retning. De enkelte spilleres bevægelser – nærmest som en holdindsats – smelter således sammen til en maksimalt fleksibel ruteføring for varer af alle slags. 3D-Vision-kameraer fra SICK giver det nødvendige overblik fra sidelinjen.

Markedet for intelligent materialeflow er til stede, men der kræves to ting: Højtydende bevægelseskontrol kombineret med minimale pladskrav. “Logistikarealet bliver mindre, og de lokale myndigheder bliver mindre tolerante – primært på grund af den lave merværdi pr. kvadratmeter”, siger Theresa Gröninger og beskriver afmatningen i udbuddet af nye logistikcentre i udkanten af byerne. Denne udvikling modsvares dog af det faktum, at forbrugerne stadig bestiller meget. Denne balancegang betyder, at der er behov for mere effektive løsninger til materialeflowet. Det er simpelthen et spørgsmål om at levere mere transportkapacitet med mindre pladsbehov. “Det er præcis her, vi kommer ind i billedet med vores modulære og derfor let skalerbare celluveyor”, siger marketingchefen for virksomheden, der blev grundlagt i 2017.

3D-billeder som ruteføring på fladen

Det omvendte robot-team danner et bikubeformet transportsystem. Hvor mange enheder, der forbindes til en helhed i en applikation, afhænger af transportopgaverne, den krævede ydelse og emballageenhedernes vægt. For at de individuelt konfigurerbare moduler bevarer en høj grad af standardisering, tilbyder cellumation kun den enkelte enhed i to størrelses- og ydelsesvarianter. Med hensyn til layout er de designet til celleafstande på 150 mm og 200 mm. De større enheder er skræddersyet til større pakker for at begrænse antallet af celler pr. arealenhed. Det, der fortsat er det samme, er den komplette styringsteknologi, herunder tilslutning af 3D Time-of-Flight-kameraerne Visionary-T Mini fra SICK.

Det særlige ved denne 3D-proces består i, at det rumlige syn genereres via lysets bevægelsestid. Kameraet kræver derfor ikke to optikker, som det er almindeligt i stereoskopi og det menneskelige syn. Visionary-T Mini  måler i stedet samtidig for hvert punkt på et objekt, hvor lang tid det tager for kameraets eget infrarøde lys at bevæge sig fra kilden til objektet og – efter refleksion – tilbage igen. Kameraets computerintelligens bruger disse tidsværdier fra en enkelt, kort optagelse til at skabe en 3D-punktsky, som kan bruges til at registrere objekter i rummet i tre dimensioner. 3D-dataene giver pålidelige oplysninger om et objekts størrelse og position på et meget specifikt tidspunkt. Denne detalje udgør forskellen i forhold til den måde, 3D-laserscannere arbejder på, som genererer et billede linje for linje.

Først forskning med legetøjskameraer

For cellumation var denne proces afgørende for bevægelseskontrollen på celluveyorens bord. “3D-scannere har faktisk et problem med bevægelige objekter,” forklarer Claudio Uriarte, som grundlagde virksomheden i 2017 sammen med Dr. Hendrik Thamer. Begge forskere arbejdede på det tidspunkt for Bremer Institut für Produktion und Logistik. Deres videnskabelige arbejde hos BIBA – en virksomhed, der hører under universitetet i Bremen – var allerede præget af intralogistik og søgen efter løsninger til autonom aflæsning af containere. “I starten brugte vi 3D LiDAR-sensorer fra SICK,” fortæller Claudio Uriarte. Og så kom der rigtige 3D-Vision-kameaer på markedet – dog indbygget i spillekonsoller. “Vi arbejdede og testede meget med disse kameraer. Tilbage stod ønsket om en robust løsning til industriel brug.” De to forskere stødte på de nye Visionary-kameraer med deres 3D-snapshot-teknologi via en pressemeddelelse. Det blev starten på et intensivt samarbejde med SICK på projektniveau.

 

Billeder uden artefakter

Men hvorfor den lange søgen efter et 3D-Vision-kamera, der egner sig til industriel brug, når de tilsvarende scannere allerede fandtes? Der var stadig det kort nævnte problem med scannere, der håndterer objekter i bevægelse – og dem er der masser af i den interne logistik. Claudio Uriarte taler om en hale, som laserscannerne trækker efter sig, når de scanner linje for linje, når objekterne ikke er i ro. “Bevægelsesartefakterne” er som et efterfølgende spøgelse. Med Visionary-T Mini giver den enkelte, korte eksponering, 3D-snapshottet, derimod entydige billeder uden disse artefakter. “Det giver os op til 30 billeder pr. sekund. Dataene er uden sløring og giver os mulighed for at udlede præcis bevægelsesstyring fra dem.” Visionary-T Mini spiller i denne opstilling derfor rollen som en hurtig tilbageførsel med det formål at opnå et hurtigt og lukket kontrolkredsløb.

30 billeder pr. sekund – hver som en tredimensionel punktsky: For at sikre, at denne målemetode ikke fører til uhåndterbare datamængder, udfører SICK-kameraet en forbehandling, som derefter konverteres til positionsdata af celluveyorens styring. Ifølge Claudio Uriarte er det nyttigt, at punktskyen med 3D-koordinater, som kameraet leverer, kan segmenteres særdeles godt. “Vi kan tydeligt skelne mellem, hvilke data der hører til en pakke, og hvad der er stationært på bordet. I efterbehandlingen kan vi så skære alt det væk, der er irrelevant for bevægelseskontrollen.”

Og alle bevæger sig på samme tid

Virksomheden fra Bremen har integreret kameraerne direkte over distributionsbordet. Hvis en intralogistisk applikation kræver en større rumlig dimensionering af modulet, bruger cellumation et netværk af kameraer, så der ikke er nogen blinde vinkler på ruten, når pakkebevægelserne overvåges. Denne komplette overvågning med 3D-øjet er nødvendig, fordi celluveyoren ikke har en fast rute. Enhedens styresystem genberegner konstant den ideelle forbindelse mellem indgang og udgang baseret på de faktiske positioner, der leveres. På den måde kan celluveyoren behandle flere pakker samtidigt og ved siden af hinanden. Denne funktion fører til systemets nævnte ydeevne. En anden fordel: En pakkes uforudsigelige bevægelser på grund af varierende vægt eller følelsen af emballagematerialet påvirker ikke processen. Hvis en pakke f.eks. forlader den oprindeligt beregnede rute, er det irrelevant for resten af ruten. Det skyldes, at kontrolsystemet simpelthen genberegner ruten ud fra den faktiske position, som Visionary-T Mini leverer. Denne proces er en ægte innovation og forhindrer effektivt, at pakker kolliderer eller sidder fast. Det gør igen materialeflowet i den interne logistik meget mere pålideligt og forbedrer den samlede anlægstilgængelighed.

Med dette setup, der består af individuelle drivmoduler og 3D-kamerateknologi, er det lykkedes cellumation at bygge en ægte væddeløbshest til intralogistik. “Vi er ideelle til brug i områder, der kræver beslutninger om ruteføring. For eksempel er vi et ideelt supplement til statiske bånd- eller rulletransportører,” som Theresa Gröninger beskriver markedspotentialet. Takket være den nemme integrering er løsningen fra Bremen også ideel til at forbedre produktiviteten og fleksibiliteten i eksisterende anlæg i forbindelse med en eftermontering.

Teknologien blev for nylig hædret med “Innovationspris logistik” 2024 fra VDI Selskab for produktion og logistik. Denne pris anerkender virksomheder, der har ydet fremragende bidrag til innovation inden for logistik.

 

Flere indlæg

Læs mere

Læs mere

Læs mere