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Bin-Picking-Lösung für metallische und glänzende Objekte

Das Problem

Metallische und glänzende Objekte sind eine große Herausforderung für Bildverarbeitungssysteme, die für die Lösung von Greifaufgaben in der kamerageführten Robotik entwickelt wurden. Glänzende Objekte verursachen Reflexionen, die häufig zu Fehlern bei der Objektlokalisierung und damit zu Artefakten in der 3D-Bildverarbeitung führen. Nichtsdestotrotz erfordert der Einsatz von Robotern in der Fabrikautomation ein präzises Bin Picking („Griff in die Kiste“), damit die Objekte korrekt identifiziert und ausgewählt werden.

Die Lösung

Das italienische Softwarehaus Euclid Labs bietet komplette 3D-Vision-basierte Softwarelösungen für die Industrieautomation an. Um den hohen Anforderungen an akkurates Bin Picking gerecht zu werden, hat das Unternehmen seine eigene 3D-Vision Lösung namens Nak3D entwickelt und hergestellt. Dabei handelt es sich um ein Stereo-Vision-System, das aus zwei Basler ace Kameras und einem Linienlaser besteht.

Nak3D besteht aus zwei Basler acA1920-155um Kameras und einer roten Laserlinie. Die Basler acA1920-155um USB 3.0-Kamera mit dem Sony IMX174 CMOS-Sensor liefert 164 Bilder pro Sekunde bei einer Auflösung von 2,3 MP und ist sehr empfindlich gegenüber rotem Laserlicht.

Euclid Labs hat die Kameras und die Laserlinie in ein zuverlässiges Stereo-Vision-System integriert: Die beiden Kameras und der Motor, der die Rotation des Lasers steuert, sind mit einem PC verbunden, der die Bilder der beiden Kameras und die Position der Laserlinie schrittweise abtastet und sammelt. Die erfassten 3D-Daten werden von der Euclid Labs Software Suite auf einem externen Vision PC verarbeitet und visualisiert.

Der Nak3D-Scanner verwendet zwei ace Kameras und eine rote Laserlinie zur Führung des Roboters.
Der Nak3D-Scanner verwendet zwei ace Kameras und eine rote Laserlinie zur Führung des Roboters.

Das System arbeitet in folgenden Einzelschritten:

  1. Rotation des Linienlasers
  2. Aufnahme von Bildern mit beiden Kameras
  3. Durchführen einer vollständigen Stereoanalyse und Verarbeiten einer ersten Punktwolke
  4. Filterung der Punktwolke, wobei nur Punkte auf der Laserebene akzeptiert werden (Laserlinie als Filter)
  5. Hinzufügen der Punkte mit hoher Konfidenz zur endgültigen Punktwolke
  6. Erneute Durchführung ab Schritt 1, bis die Laserposition das Ende des zu vermessenden Volumens erreicht hat

Dank der Kombination von Stereoskopie und Linienlaserverfahrenkann das System ein präzises 3D-Bild auch von glänzenden Objekten erstellen, da Artefakte in den Punktwolken herausgefiltert werden können. Dies macht das Nak3D-System im Vergleich zu anderen Technologien besonders effektiv für die 3D Vermessung von metallischen Objekten.

Wird das Nak3D-System mit der Software-Suite von Euclid Labs für Bin-Picking-Anwendungen verbunden, erkennt die Software ausgehend von einer Punktwolke die einzelnen Teile und erstellt Trajektorien, um diese zu greifen. Nak3D gibt es in verschiedenen Größen für unterschiedliche Scanning-Volumina, sowie auf Kundenwunsch in einer speziellen Version mit dünnen Laserlinien, um Objekte von wenigen Millimetern Größe zu erkennen.

Das leistungsstarke Bildverarbeitungssystem Nak3D von Euclid Labs ermöglicht das präzise Greifen von ungeordneten metallischen und glänzenden Teilen aus Behältern und deren Zuführung in Maschinen oder auf Förderbänder zur weiteren Verarbeitung. Die Lösung ist im Vergleich zu Structured-Light-Produkten sehr kosteneffizient und bietet Roboterherstellern, Maschinenbauern und Systemintegratoren die Möglichkeit, marktgerechte Bin-Picking-Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben zu entwickeln

Beispiel einer Punktwolke von glänzenden Objekten, die mit Nak3D erfasst wurden.
Beispiel einer Punktwolke von glänzenden Objekten, die mit Nak3D erfasst wurden.

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