Roboter mit Kamerasystem – In 6 Schritten zur Lösung

Ein Roboter mit Kamerasystem ist ein Muss! Ist das wirklich so? Wann Robot Vision Sinn macht und wie Sie bei der Kameraauswahl richtig vorgehen, lesen Sie hier.

1) Wann ist ein Kamerasystem notwendig?

Manche Irrtümer halten sich hartnäckig – so auch der Glaube, dass insbesondere für das Greifen in Pick-and-place-Anwendungen eine Kamera notwendig sei. Stimmt nicht! Zudem bedeutet eine Kamera immer zusätzliche Komplexität und Kosten und ist damit alles andere als low-cost. Ein Vision-System ist dann notwendig, wenn Ihre Teile unorientiert sind, also keine exakte und vorhersehbare Position für den Roboter haben. Mit Rütteltöpfen oder Trays lässt sich das oft lösen. Gibt es jedoch keine mechanische Lösung, um Ihre Teile zu orientieren, dann ist eine kamerabasierte Roboteranwendung für Sie richtig.

2) Welche Funktionen sind für die Anwendung relevant?

Stellen Sie sich die Frage: Was soll wie durch die Kamera erkannt werden? Erst wenn Sie Ihre Anforderungen genau kennen, lässt sich aus dem großen Portfolio der Hersteller industrieller Bildverarbeitung das richtige Gerät auswählen. Geht es um

  • das Erkennen von Konturen oder Oberflächenbeschaffenheiten?

  • das Scannen von Bar Codes?

  • die Vermessung von Objekten?

Auch der Prozess, in dem die Kamera eingebettet ist, bedarf einer Analyse: Erfolgt die Aufnahme beispielsweise vom Förderband oder mittels Binpickings? Ein Unterschied, der sich im Leistungsumfang und somit auch im Preis des Vision-Systems niederschlägt.

Übersicht der wichtigsten Kamerafunktion unterschiedlicher Hersteller.

3) Kompatibilität der Kamera mit dem Gesamtsystem

Häufig ist es der Integrationsaufwand, der die Kosten für einen Roboter mit Kamerasystem in die Höhe treibt. Prüfen Sie daher vor dem Kauf folgende Punkte, um böse Überraschungen zu vermeiden:

  • Integration der Kamera in die Robotersteuerung: Sind alle notwendigen Schnittstellen und Kommunikationsanbindungen vorhanden?

  • Montage und Haltbarkeit: Kommt die Kamera in Kontakt mit Staub, Dreck, Feuchtigkeit und/oder mechanischen Einflüssen wie Vibrationen oder Schlägen?

  • Zyklus- und Erkennungszeiten: Wie schnell wiederholt sich ein Prozess und wie schnell muss die Kamera ein Objekt erkennen?

  • Flexibilitätsanforderungen: Müssen unterschiedliche Objekte erkannt werden? Und wie bereits unter Punkt 2 beschrieben: Welches Merkmal muss erfasst werden?

4) Wie sind die Lichtverhältnisse?

Sich verändernde Lichtverhältnisse führen zu kostspieligen Neu-Kalibrierungen der Roboter-Kamera oder Verfälschungen von Messergebnissen. Achten Sie daher auf folgende Aspekte:

  • Gibt es Einflüsse von Tageslicht?

  • Gibt es Lichtquellen, die abgeschirmt werden müssen?

  • Gibt es Spiegelungen?

  • Ist Drauf- oder Hinterleuchten notwendig?

5) Konstruktion und Aufbau

Befestigen Sie die Kamera absolut fest und in einem sicheren Abstand zu beweglichen Teilen. Jede Verschiebung des Vision-Systems hat eine kostspielige Neukalibrierung und Integrationsaufwand zur Folge.

6) Beispiel: Roboter mit Kamerasystem für Pick & Place Anwendungen

Binpicking – Objekterkennung mit Hilfe von 3D Bildverarbeitung

Der Griff in die Kiste ist eine der anspruchsvollsten Disziplinen für einen Roboter, denn die unstrukturierte Umgebung erschwert das Erkennen der einzelnen Teile. 3D Bildverarbeitungssysteme sind ein vielversprechender Lösungsansatz, um Robotern das Sehen zu ermöglichen.

Automatisierte Qualitätskontrolle mit Kamera

Eine visuelle Qualitätsprüfung kann auch über ein Kamerasystem erfolgen. In diesem Beispiel wird eine automatische Prüfung von Zifferblättern durchgeführt.

Sehender Roboter für Pick & Place Anwendung

An dem Portalroboter ist eine ifm-Kamera verbaut. Weitere Komponenten sind die igus Robot Control (iRC) und ein igus 3-Achs-Portalroboter.