Vision-System mit Stereo-Blick klebt Etiketten auf Geschirrspüler

  • Abb. 1: Nach ermittelter Position, Drehlage und Höhe appliziert der Roboter ein Etikett. Die eingehausten Kameras und die Beleuchtung befinden sich oberhalb des verpackten Geschirrspülers.Abb. 1: Nach ermittelter Position, Drehlage und Höhe appliziert der Roboter ein Etikett. Die eingehausten Kameras und die Beleuchtung befinden sich oberhalb des verpackten Geschirrspülers.
  • Abb. 1: Nach ermittelter Position, Drehlage und Höhe appliziert der Roboter ein Etikett. Die eingehausten Kameras und die Beleuchtung befinden sich oberhalb des verpackten Geschirrspülers.
  • Abb. 2: Der Roboter fährt mit seinem Spezialgreifer zur zweiten Etikettierposition. Wenige mm endgültige Positioniertoleranz sprechen für eine hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit.
  • Abb. 3: Zwei Gehäuse mit je zwei Kameras und zweifacher Beleuchtungseinheit: Erst durch die Stereo-Ausführung wird eine präzise Höhenerkennung möglich.

Bei Bosch und Siemens Hausgeräte in Dillingen werden rund tausend verschiedene Geschirrspülervarianten gefertigt, verpackt und anschließend etikettiert. Beim Etikettieren hilft dabei ein Bildverarbeitungssystem mit Stereo-Sensoren: Es sorgt dafür, dass die Roboter in mehreren Etikettierstationen die beiden Etiketten bei jedem Geschirrspüler präzise am richtigen Platz anbringen – und das, obwohl er die Reihenfolge nicht kennt und die Geräte unterschiedlich groß sind.

BSH fertigt seit 1976 Geschirrspüler in Dillingen. Bis heute sind dort rund 30 Mio. Geräte vom Band gelaufen. Aktuell liegt die im Dreischichtbetrieb von etwa 2.400 Mitarbeitern erbrachte Jahresproduktion bei über zwei Mio. Einheiten. Entsprechend groß ist die Durchsatzleistung der Verpackungsmaschinen, der Etikettierstationen sowie der gesamten Fördertechnik von der Produktion bis zum Lager. So stehen bspw. für die Kennzeichnung an zwei Stellen lediglich etwa 10 s zur Verfügung. Standardlösungen zur Automatisierung des Prozesses waren nicht geeignet: Größenvariationen bei den Geräten, Ausrichtungs- und Positioniertoleranzen ließen das nicht zu.

Wo der Mensch zu ungenau ist

Also entschied man sich dafür, die Etiketten mit einem Drucker vor Ort zu erzeugen und sie per Hand anzubringen – eine monotone Arbeit, die zudem keine reproduzierbare Etikettenlage sicherstellte. Außerdem errechnete man, dass durch den Umstieg von Selbstklebeetiketten auf Normalpapier-Label und separaten Leimauftrag viel gespart werden kann. Beides sollte von einem Roboter aufgetragen werden – allerdings suchte man noch eine Möglichkeit, dem Roboter zu sagen, wo die zu etikettierenden Ecken liegen. Die Lösung brachte das Lageerkennungssystem VMT 3D: Es bestimmt die Geschirrspülerposition auf der Rollenfördertechnik, der Höhe des verpackten Gerätes sowie dessen Drehwinkel.

Viele Varianten

Hauptaufgabe des VMT 3D stellt die Erfassung von Position und Drehlage definierter Objekte dar. Dabei muss es vor allem mit einer hohe Variantenvielfalt umgehen und trotz unterschiedlicher Oberflächen, mögliche Reflexionen oder auftretender Beleuchtungsschwankungen ein Objekt sicher erfassen.

Auch Alterungen, Verschmutzungen, wechselnder Objekthintergrund und Werkstücktoleranzen dürfen das Gerät nicht aufs Glatteis führen. Bei der Robotersichtführung mittels eines BV-Systems kommt es somit darauf an, Störinformationen auszublenden und die Lagekoordinaten zur Robotersteuerung zu übermitteln – wie bei der lagerichtigen, automatischen Etikettierung fertig verpackter Geschirrspülgeräte bei BSH.

Hohe Erkennung

VMT 3D lernt selbstständig Antastmerkmale, arbeitet mehrstufig und wertet eine breite Bildbasis aus – so bietet es ein Höchstmaß an Erkennungssicherheit. Die bei BSH installierten Systeme bestehen neben einem Industrie-PC mit Bildverarbeitungskarte, Monitor und Tastatur aus zwei Kamerapaaren, die über dem Etikettierplatz angebracht sind. Eine ausgefeilte Beleuchtungstechnik sorgt für ausreichend Licht im richtigen Moment. Eine Windows-Bedienoberfläche ermöglicht eine leichte Inbetriebnahme, Systemoptimierung und Bedienung. Auf dem Monitor können alle relevanten Einlernparameter, Lageergebnisse, Fehlerbilder und statistische Auswertungen angezeigt werden. Dies bietet erhebliche Zeitvorteile bei der Inbetriebnahme und Applikationsoptimierung von VMT 3D. Die Übertragung der Positions-Korrekturdaten an die Robotersteuerung erfolgt bei BSH über die RS-232-C-Schnittstelle mittels des 3964R-Protokolls.

Stereoblick ermöglicht Höhendetektion

Die zwei Kameras pro Paar sind lagestabil in einem exakten Winkel zueinander ausgerichtet. Sie blicken beide auf jeweils eine der diagonal gegenüberliegenden Ecken der Verpackung, an der seitlich ein Etikett aufgeklebt wird. Sobald ein Geschirrspüler in der Etikettierstation eingetroffen ist, sorgt ein mechanischer Niederhalter dafür, dass der auf den Styropor-Formkörper der Verpackung aufgelegte Kopfkarton gleichmäßig angedrückt und der Geschirrspüler beim seitlichen Andrücken eines Etiketts nicht verschoben wird. Jetzt wird zeitversetzt und unabhängig voneinander die Lage von zwei Ecken des Kopfkartons ermittelt, an denen jeweils ein Etikett seitlich aufgeklebt werden soll. Durch die Stereo-Anordnung von zwei Kameras über jeder der zu beklebenden Ecken wird neben den Koordinaten in der Ebene auch die Höhe der Ecke erkannt und zur Bewegungssteuerung an den Etikettier-Roboter übertragen. Die Lageerkennung einer Ecke erfolgt innerhalb eines Messbereichs von 400 x 400 x 300 mm.

Roboter und Laserdrucker

Insgesamt sind bei BSH drei Linien mit kameragesteuerten Etikettierrobotern ausgestattet. Dank der Informationen der BV-Systeme kann jeder von ihnen den jeweils aktuellen Geschirrspüler kennzeichnen. Dazu entnimmt der Roboter der Spendevorrichtung eines Laser-druckers zwei Etiketten, aus denen unter anderem Markenname und Typbezeichnung in Klarschrift sowie als Barcodes hervorgehen. Nach erfolgtem Klebstoffauftrag werden beide Etiketten nacheinander seitlich an den Karton-Deckel angedrückt. So überschreiten die endgültigen Positioniertoleranzen nur wenige Millimeter.

Fazit

Die bei BSH installierten BV-Systeme mit zwei stationären Stereo-Sensoren können auch für andere, logistiknahe Aufgabenstellungen eingesetzt werden – bspw. automatisierter Wareneingang, wo Paletten zur Einlagerung an einem I-Punkt gekennzeichnet werden müssen. Oder zum Kommissionieren und Versenden, z. B. bei der Auszeichnung rückzulagernder Anbruchpaletten oder der Anbringung von Adressetiketten auf Versandgebinden oder ladungsgesicherten Paletten. In allen Fällen muss mit wechselnden Dimensionen und Ausrichtungen der Objekte gerechnet werden, die von den hier eingesetzten Kennzeichnungsrobotern per Kamera untersucht werden.

Kontakt: Dipl.-Ing. Andreas Tarnoki, Leiter Niederlassung Nord VMT Bildverarbeitungssysteme GmbH, Weinheim Tel.: 06201/9027-0 Fax: 06201/9027-29 sales@vmt-gmbh.com

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