Der sichere Griff in die Kiste mit 3D-Sensoren
Die 3D-Sensoren der M3DS-Serie eignen sich für Bin-Picking-Anwendungen, also das Greifen von Bauteilen aus Behältern, die stationär vor dem Roboter platziert sind. Die Sensoren projizieren strukturierte Lichtmuster auf die zu erkennenden Bauteile im Behälter. Eine im Sensor integrierte Kamera nimmt diese Lichtmuster auf und erzeugt daraus eine 3D-Punktwolke. Der Vorteil liegt in der hohen Auflösung in Kombination mit einem großen verarbeitbaren Dynamikumfang der Bauteile. Das Ergebnis sind stabile, hochaufgelöste 3D-Punktwolken, selbst bei schwarzen, glänzenden oder wechselnden Oberflächen. Damit lassen sich selbst feinste Strukturen der Bauteile sicher erkennen.
Die 3D-Sensoren bieten eine hohe Punktdichte für kleine Objekte und liefern selbst bei schwarzen und glänzenden Oberflächen eine hochauflösende 3D-Punktwolke.
Die Sensoren sind wahlweise am Roboter oder stationär über dem Ladungsträger montierbar und sind geeignet für Euroboxen, Paletten und Gitterboxen.
Die M3DS-Serie liefert stabile Messwerte für eine sichere Griffpunkt-Kinematik und gewährleistet so eine zuverlässige Erkennung chaotisch oder geordnet liegender Teile.
3D-Sensoren der M3DS-Serie für präzise Bin-Picking-Anwendungen
Die kamerabasierten 3D-Sensoren der M3DS-Serie arbeiten nach dem Funktionsprinzip des strukturierten Lichts. Varianten mit 5 MP oder 12 MP sowie unterschiedlichen Messbereichen ermöglichen die Erfassung verschiedener Behälter- und Objektgrößen. Zwei Rekonstruktionsverfahren erlauben es, die Aufnahme je nach Anwendung entweder auf eine hohe Präzision oder auf einen großen Dynamikumfang auszurichten.
- Messvolumen von 70 × 50 × 50 mm bis 1.330 × 1.040 × 1.000 mm
- Ausgabe von Intensitäts- und Konfidenzbild
- Schnelle 3D-Punktwolke-Generierung in bis zu 300 ms
- Punktwolkenberechnung und Filterung direkt im Sensor
- GenICam-Standard als einheitliche Schnittstelle
- SDK für Windows und Linux
- Schneller Datenaustausch via 1-/10-Gigabit-Ethernet-Schnittstelle
- Webbrowserbasierte Visualisierungssoftware
Prozessablauf beim Bin Picking
Mechanischer Aufbau
Die Sensoren der M3DS-Serie können entweder statisch über dem Behälter oder direkt am Roboter montiert werden. Bei einer statischen Montage bietet die M3DS-Serie Arbeitsabstände von bis zu 1,75 m. Der Abstand zwischen dem 3D-Sensor und der Behälteroberkante ermöglicht dem Roboter ausreichend Bewegungsfreiheit für den Greifvorgang. Bei einer Montage am Roboter stehen Sensorvarianten mit verschiedenen Messbereichen und Arbeitsabständen zur Verfügung, die sich an die jeweilige Behältergröße und den benötigten Bewegungsraum angepasst lassen.
Aufnahme der 3D-Daten
Der Sensor erfasst die Bauteile im Behälter und erzeugt eine hochauflösende 3D-Punktwolke des gesamten Behältervolumens. Die beiden Rekonstruktionsverfahren erlauben eine Anpassung an verschiedene Objektgeometrien und Oberflächeneigenschaften. Dadurch liefert der Sensor auch bei glänzenden, rostenden, öligen oder reflektierenden Oberflächen stabile 3D-Daten.
Auswertung und Greifpunktberechnung
Die 3D-Daten werden über GenICam oder das SDK an die Machine Vision Software übertragen. Dort werden die Position und Orientierung der Objekte in sechs Freiheitsgraden bestimmt, Teile erkannt und mögliche Kollisionen berücksichtigt. Auf Grundlage dieser Daten berechnet die Software geeignete Greifpunkte, sodass der Roboter die Teile gezielt aufnehmen kann. Die integrierte Punktwolkengenerierung und Filterung reduzieren den Verarbeitungsaufwand und ermöglichen kurze Zykluszeiten sowie hohe Entnahmequoten.
Montagemöglichkeiten von 3D-Sensoren bei Bin-Picking-Anwendungen
Sensor am Roboter (Eye-in-Hand)
Die kompakte Bauform und das geringe Gewicht der M3DS1xx-Serie ermöglichen eine direkte Installation und Mitführung am Roboterarm. Die kürzeren Arbeitsabstände sorgen für eine höhere Detailgenauigkeit, kleinere Greifwege und eine insgesamt kompaktere Anlage. Um einen sicheren Griffvorgang zu gewährleisten, können anspruchsvolle Teile von mehreren Richtungen gescannt werden. Dieses Verfahren wird typischerweise bei Objekten mit spezifischer Greifposition eingesetzt.
Vorteile der Montage am Roboter:
- Kompakte Anlage realisierbar
- Ideal für kleine und komplexe Teile
- Dynamische Erkennung von Übersicht bis Einzelteil
Sensor über dem Ladungsträger (Eye-to-Hand)
Die Sensoren der M3DS2xx-Serie bieten eine Auflösung von 5 MP, sodass alle Teile im Ladungsträger mit nur einem Scan erfasst werden können. Auf Basis dieser Informationen bestimmt die Software das zu entnehmende Teil. Die hohe Auflösung der 3D-Punktwolke ermöglicht auch die sichere Erkennung kleiner Bauteile.
Vorteile der festen Sensormontage:
- Volle Roboterkapazität und schnellere Greifvorgänge
- Scannen während der Roboterbewegung und geringeres Vibrationsrisiko
- Erfassung mehrerer Bauteile in einem Scanvorgang mit anschließendem Greifen
Messbereiche von 3D-Sensoren
Bin Picking-Anwendungen im Vergleich
Bin Picking in der Fabrikautomation
- Erkennung von Lage und Position der Objekte (z. B. CAD-Match)
- Große Arbeitsvolumina bis 1.330 × 1.040 × 1.000 mm
- Großer Arbeitsabstand
- Geeignet für Gitterboxen
- Längere Taktzeiten
- Identische, komplexe Objektformen an einer Station
- Stabile absolute Messungen
Bin Picking in der Intralogistik
- Erkennung von Flächen zum Picken mit Sauggreifer
- Arbeitsvolumen bis 760 × 560 mm
- Mittlerer Arbeitsabstand
- Passend für Euroboxen
- Kürzere Taktzeiten
- Unterschiedlichste Objektformen und Oberflächeneigenschaften an einer Station
