Bin Picking für automatisierte Maschinenbestückung
Zuverlässige Objekterkennung für Pick-and-Place-Roboter
Effiziente Fertigung setzt auf automatisierte Maschinenbestückung. Bin Picking, also das roboterbasierte Greifen ungeordnet liegender Teile aus einem Ladungsträger, ist dafür eine Schlüsseltechnologie. Mit einer Vision Lösung aus 3D-Kamera und intelligenter Software erkennen, lokalisieren und greifen Roboter Bauteile, Werkstücke und Schüttgut zuverlässig. Dies führt zu kürzeren Zykluszeiten und höherer Produktivität.
3D CADMatch Modul: Sicheres Greifen ohne Kollisionen in Echtzeit
Zu den schwierigsten Hürden beim Greifen von Teilen zählen deren Vielfalt, dichte und chaotische Anordnung im Behälter und dunkle Lichtverhältnisse. Teile überlappen sich häufig, können dunkel oder verhakt sein und stark reflektieren. Dadurch ist es für den Roboter schwierig, sie zu unterscheiden und Greifpunkte zu identifizieren.
Das KI-gestützte 3D CADMatch Modul ermöglicht eine präzise Erkennung und Greifpunktberechnung auf Basis der Kameraaufnahmen und von hinterlegten CAD-Daten der jeweiligen Teile. Die Software detektiert stark überlappende und rotationssymmetrische Teile in sortenreinen Ladungsträgern sicher und mit kurzen Taktzeiten – unabhängig von ihrer Position oder Ausrichtung.
Positionsbestimmung und Priorisierung der Teile
Im 3D CADMatch Modul ist ein angelerntes CAD-Modell des zu greifenden Teils hinterlegt. 3D CADMatch vergleicht dieses CAD-Modell mit der 3D-Punktwolke des Behälterinhalts, die von der 3D-Kamera generiert wird. So identifiziert die Software einzelne Teile in der Punktwolke, selbst wenn diese überlappt oder teilweise verdeckt sind. Für eine erfolgreiche Greifplanung jedes einzelnen Teils berechnet sie deren exakte Position entlang der X-, Y-, Z-Koordinaten und Orientierung im Raum. Die am besten erreichbaren, unverdeckten Teile priorisiert die Software.
Bestimmen der Greifpunkte für flexibles Bin Picking
Das 3D CADMatch Modul berechnet die optimalen Greifpunkte (einen oder mehrere je Teil) für den Roboter basierend auf der ermittelten Position. Dabei nutzt es Informationen zu geeigneten Greifpositionen aus dem CAD-Modell sowie die hinterlegten Greifermodelle (Zweifingergreifer oder Sauggreifer). Die Software berücksichtigt Faktoren wie Stabilität des Griffs und Zugänglichkeit für den Roboterarm sowie Greifer. Ein weiterer Faktor ist die Kollisionsfreiheit des Greifers durch eine optionale Kollisionsprüfung mit dem Ladungsträger und, je nach Konfiguration, weiteren Geometrien (z. B. Punktwolke).
Die Greifpunkte werden im CAD-Template einmalig definiert und lassen sich in der Weboberfläche prüfen und bei Bedarf anpassen. Im laufenden Betrieb liefert CADMatch die berechneten Greifposen automatisch an das Robotersystem. Das Ergebnis ist eine Liste priorisierter Greifpunkte pro Teil.
Genaue Planung der Roboterbahn vermeidet Kollisionen
Die optionale Kollisionsprüfung stellt sicher, dass der definierte Greifer bei der Anfahrt der Greifpunkte nicht mit dem Behälter oder der Umgebung kollidiert. Damit werden Stillstände und Schäden an der Anlage reduziert. Die Software stellt die kollisionsfreien Greifposen in geeigneten Koordinatenformaten bereit. Die eigentliche Bahnplanung und die Erzeugung der Bewegungsbefehle geschehen im Robotersystem oder in einer übergeordneten Steuerung.
Intuitiv parametrieren statt programmieren
Anhand der webbasierten Benutzeroberfläche parametrieren Anwender die Software in der Regel in folgender Reihenfolge:
CAD-Template des Teils auswählen und hinterlegte Greifpunkte prüfen
Ladungsträger und Arbeitsbereich (Region of Interest) konfigurieren
Kollisionsprüfung optional aktivieren und Greifermodelle auswählen
Greifertyp (Zweifingergreifer oder Sauggreifer) festlegen
In der Praxis wird nach jedem Greifvorgang häufig eine neue Aufnahme erzeugt. Die aktualisierte Punktwolke ermöglicht es dem Roboter, auch bei verrutschten Teilen zuverlässig weiterzuarbeiten.
Einmal parametrierte CAD-Modelle vereinfachen es erheblich, neue Picking-Aufgaben für andere Teile einzurichten.
3D CADMatch: Alles fürs Bin Picking in einer Software
Hohe Präzision: Extrem präzises Greifen durcheinander liegender Teile, selbst wenn diese komplex geformt sind und eng beieinander liegen.
Gesteigerte Produktivität: Das zuverlässige Berechnen der Greifpunkte in Echtzeit optimiert die Zykluszeiten und reduziert Ausschuss und Nacharbeit. Bevorzugte Greifrichtungen und verschiedene Greifertypen sind berücksichtigt.
Plug-and-play-Funktionalität: Dank der browserbasierten Web-Oberfläche lässt sich die Software auf den Basler Stereo Cameras intuitiv parametrieren und aktivieren – auch von Bedienern ohne tiefgehendes Fachwissen. Greifpunkte lassen sich interaktiv setzen und anpassen, was die Inbetriebnahme deutlich beschleunigt.
Einfache Integration: Als Teil der modularen pylon Software ist das 3D CADMatch Modul nahtlos in bestehende Robotikapplikationen zu integrieren.
Zwei CAD-Modelle sind als Templates im Lieferumfang enthalten. Weitere erstellen wir individuell als Dienstleistung.
Komponenten des 3D Bin Picking-Robotersystems
Neben dem 3D CADMatch Modul bilden die Basler Stereo visard oder Stereo ace 3D-Kamera und dazu passende Komponenten die technologische Basis des Vision Systems. Die Kameras gewährleisten eine präzise Tiefenerfassung der aufgenommenen Szene.
Eine Komplettlösung für schnelle Zykluszeiten
Die kompatiblen Hardware-Komponenten lassen sich schnell konfigurieren und als Gesamtsystem in die Bin Picking-Anwendung integrieren:
Die Stereo visard Kamera wird am Roboterarm (On-Arm) oder alternativ die Stereo ace statisch oberhalb des Ladungsträgers (Off-Arm) montiert. Die vorinstallierte Onboard-Firmware erlaubt eine Plug-and-play-Inbetriebnahme.
Der 3D Camera Cube ist ein Edge-Computer, der die benötigte Rechenleistung für 3D CADMatch bereitstellt. Er ist für den Einsatz von 3D CADMatch obligatorisch und kann – je nach Variante – bis zu vier Stereokameras gleichzeitig verarbeiten.
Der optionale Randomdot Projektor projiziert ein Punktemuster auf die Oberfläche für zusätzliche Tiefeninformationen bei glatten Oberflächen. Der Einsatz ist sinnvoll wenn der integrierte Musterprojektor der Stereo ace nicht ausreicht oder die Stereo visard ohne Projektor eingesetzt wird.
Beleuchtung: Zusätzliches Licht minimiert Reflexionen und hebt tiefe Konturen hervor. Wir bieten dafür eine große Beleuchtungsauswahl an.
Einfache Integration in die Robotik-Anwendung
Die Integration eines Kamerasystems in die Robotersteuerung ist unerlässlich und ein entscheidender Faktor für die Effizienz und Zuverlässigkeit von Robotik-Anwendungen.
Mit ihrer Ethernet-Schnittstelle sorgt die Basler Stereo visard Kamera für eine stabile und schnelle Datenübertragung und ermöglicht die einfache Integration in bestehende Systeme.
Software-Schnittstellen verfügbar: Für eine Vielzahl von Robotik-Marken wie ABB, FANUC, Franka Robotics, Fruitcore Robotics, KUKA, Techman Robot, Universal Robots, Yaskawa Motoman Robotics stellen wir Software-Schnittstellen für die Kameraansteuerung zur Verfügung.
Die Einbindung spezieller Greifsysteme, wie z.B. Vakuum-Greifer von SCHMALZ, sind über die Software-Schnittstellen ebenfalls abgedeckt.
Basler Stereo Cameras: Präzision trifft Qualität
Basler Stereo Cameras liefern hochwertige Stereo- und Tiefendaten für Robotik und Automation. Je nach Integrationskonzept und Szenenanforderung stehen zwei Produktlinien zur Verfügung: Stereo visard als Smart-Sensor mit On-Board-Verarbeitung mit vorinstallierter Software und Stereo ace als flexibel konfigurierbare Active Stereo-Kamera für hostbasierte Verarbeitung.
Stereo visard: Smarter 3D-Sensor mit On-Board-Software
On-Board-Verarbeitung und Web-Oberfläche, ausgelegt als „Plug-and-Produce“ Vision Sensor ohne zwingend erforderlichen externen Vision PC
Standardisierte Schnittstellen für Integration und Automatisierung, inklusive REST API, ROS und GenICam
Varianten für unterschiedliche Arbeitsabstände und Einbausituationen, z. B. rc_visard 65 für robotergestützte Anwendungen und rc_visard 160 auch für externe, stationäre oder Navigation-Setups
Optionaler Randomdot Projektor zur Erhöhung der Szenentextur bei schwierigen, wenig strukturierten Oberflächen
Erweiterbar durch optionale On-Board-Softwaremodule für typische Robotikaufgaben, bis hin zu Pick-and-Place
Stereo ace: Active Stereo mit integrierter Projektion und hoher Konfigurierbarkeit
Integrierter Projektor für Active Stereo, gezielt für Szenen mit geringer natürlicher Textur
Basisabstände 100, 200 und 300 mm, jeweils in Mono und Farbe; sind damit an Arbeitsabstand und Messbereich anpassbar
Hostbasierte Verarbeitung über Basler Stereo Supplementary Package für pylon und GenTL / GenICam Kompatibilität, inklusive direkter Unterstützung von Aravis
Varianten und kundenspezifische Anpassungen möglich, z. B. andere ace 2 GigE Modelle, Auflösungen, Objektive, Montage und Beleuchtung je nach Bedarf und Stückzahl
Leistungsdaten wie Depth-FPS sind konfigurations- und hostabhängig, geeignet wenn das Gesamtsystem gezielt auf Performance und Bildverarbeitung ausgelegt wird
Unsere Vision Lösung aus 3D-Kamera und intelligenter Software erkennt Objekte präzise und berechnet sichere Greifpunkte in Echtzeit. So bleibt das Bin Picking auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig – mit kurzen Zykluszeiten und maximaler Anlagenverfügbarkeit.
Produkte für Bin Picking mit 3D-Stereovision-Kameras und 3D CADMatch Modul
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Fragen Sie diese oder eine angepasste Bildverarbeitungslösung bei uns an!
Unsere Experten beraten Sie gerne bei Ihrem individuellen Vision Projekt.
Wie profitiert Ihre Bin Picking-Anwendung von dieser Lösung?
Robuste 3D-Erkennung: Zuverlässige Teileerkennung in Echtzeit aus den Tiefeninformationen und CAD-Matching auch bei starker Reflexion und komplexen Stapelsituationen. Reduktion der Ausfallquote.
Effizienzsteigerung: Automatisierung manueller Tätigkeiten durch schnelle Datenverarbeitung führt zu höheren Taktzahlen.
Skalierbarkeit: Geeignet für unterschiedlichste Teileformen, Behälter- und Losgrößen.
Kein Expertenwissen: Es wird keine KI-Expertise benötigt. Aus dem gelieferten CAD-Modell des Teils trainieren wir das KI-Modell auf Basis synthetischer Daten.
Zeit- und Kostenersparnis: Die Wiederverwendung trainierter CAD-Modelle kann Entwicklungsaufwand reduzieren und ist in vielen Anwendungen eine kosteneffiziente Alternative zu klassischen 3D-Verfahren wie Lasertriangulation oder Structured Light.
Basler Application Software for Robotics
Eine umfangreiche Auswahl an anwendungsspezifischen 3D-Software-Modulen liefert Lösungen für typische Robotik-Aufgaben wie Bin Picking, Maschinenbestückung oder Kommissionierung. Die Module lassen sich einfach auf den Basler Stereo Cameras aktivieren und intuitiv über die Standardschnittstelle des Sensors bedienen. Optionale Hardware-Ergänzungen wie Projektoren oder Beleuchtung optimieren den Betrieb zusätzlich.
Application Software for Robotics