Robuste und flexible Roboterautomation in der Logistik

Der Griff nach dem Unbekannten

Robuste und flexible Roboterautomation in der Logistik

Die globale Pandemie hat radikale Auswirkungen auf die Lieferkette und die Logistikbranche, so dass der Bedarf an robotergestützter Automatisierung dringender ist denn je. Da mehr als 70% der Arbeitskräfte in der Lagerhaltung für die Kommissionierung und Verpackung eingesetzt werden, investieren zahlreiche Unternehmen schrittweise in die Logistikautomatisierung. Doch was passiert, wenn Roboter eine unbegrenzte Anzahl von (unbekannten) Lagereinheiten handhaben müssen? Gesucht sind schnelle, zuverlässige und robuste Methoden zur Automatisierung der Kommissionierung einer großen Bandbreite von Produkten.

Diese Herausforderung hat das niederländische Softwarehaus Fizyr erfolgreich angenommen. Das in Delft ansässige Unternehmen für Computer Vision versetzt Roboter in die Lage, unbekannte Objekte auch in rauen Logistikumgebungen zu kommissionieren. Mit einer Bildverarbeitungslösung zur Automatisierung unterschiedlichster Logistik-Anwendungen wie z.B. die Kommissionierung von Gegenständen, Handhabung von Paketen, Depalettierung, Entladung von Lastwagen oder Gepäckabfertigung. Die passende Hardware zum System liefert IDS: Fizyr integriert kompakte, robuste Ensenso 3D-Kameras in Kombination mit hochleistungsfähigen GigE uEye-Kameras.

Anwendung

Anstatt einer marktüblichen, proprietären Kommissionierzelle hat Fizyr ein modulares Plug-and-Play-Softwareprodukt entwickelt, das sich nahtlos in jedes System integrieren lässt. Dadurch sind Integratoren frei in der Wahl der Hardware (z.B. Cobots oder Industrieroboter), um so die bestmögliche Lösung für ihre individuelle Kommissionierzelle zusammenzustellen. Zur Optimierung von Kosten, Robustheit und Geschwindigkeit, integriert Fizyr jeweils Industriekameras von IDS. Deren Aufgabe besteht im Wesentlichen darin, die zu kommissionierenden oder zu klassifizierenden Produkte zu erfassen. Je nach individueller Kundenanwendung kommen bis zu vier Ensenso 3D-Kameras in Kombination mit leistungsstarken GigE uEye CMOS-Kameras zum Einsatz.

Ensenso 3D Kamera ermöglicht Robotern individuelles Handling unbekannter Objekte
Ensenso 3D Kamera ermöglicht Robotern individuelles Handling unbekannter Objekte

Wichtige Anforderung an die Kameras ist eine zuverlässige, präzise Bilderfassung. Damit liefern sie die nötigen Daten, die zum einen die Software-Algorithmen von Fizyr in die Lage versetzen, über 100 Greifposen pro Sekunde auszuführen. Zum anderen sorgen sie für die jeweils nötige Klassifizierung, um verschiedenste, auch unbekannte Objekte unterschiedlich handhaben zu können. Die Software führt darüber hinaus Qualitätskontrollen durch und erkennt Fehler. Damit wird ausgeschlossen, dass beschädigte Gegenstände auf einen Sorter gelegt werden - mit Hilfe der IDS-Kameras als scharfe Augen des automatischen Robotersystems.

Die Algorithmen sind in der Lage, alle relevanten Informationen zur Segmentierung sowie zur Klassifizierung der Paketart (ob Schachtel, Beutel, Umschlag, Rohr, Zylinder, u.a.) zu liefern. Das System erkennt Ausreißer oder nicht transportfähige (d.h. beschädigte) Güter, bestmögliche Greifposen in sechs DoF (degrees of freedom) und mehrere Positionen pro Objekt. Es ermöglicht Sensoren oder Robotern den Umgang mit eng gestapelten oder sich überlappenden Objekten, stark reflektierenden Gegenständen und Textilien in Polybeuteln, weiß-auf-weiß und schwarz-auf-schwarz-Flächen sowie transparenten Objekten.

Das System segmentiert zuverlässig unbekannte Pakete, selbst bei schwierigen Lichtverhältnissen.

uEye CP

„Der bisher häufigste Anwendungsfall für Fizyr ist die Verwendung je einer uEye-Kamera und einer Ensenso 3D-Kamera pro System, aber es gibt keine Einschränkungen", erklärt Herbert ten Have, CEO bei Fizyr.

Die verschiedenen einsetzbaren Ensenso-Modelle haben eines gemeinsam: Die Ausstattung mit einem lichtstarken Projektor, der mittels einer Pattern-Maske eine kontrastreiche Textur auf das abzubildende Objekt projiziert und somit die auf dessen Oberfläche nicht oder nur schwach vorhandenen Strukturen ergänzt. Das Ergebnis ist eine detailliertere Disparity Map und eine vollständigere und homogenere Tiefeninformation der Szene.

Ihre umfangreichen Features qualifizieren die beiden Ensenso 3D-Kameramodelle für das breite Spektrum anspruchsvoller Anwendungen in der Supply-Chain- und Logistikbranche, wie beispielsweise 3D-Objekterkennung, -klassifizierung und -lokalisierung (z.B. Qualitätssicherung, Kommissionierung), Logistikautomatisierung (wie (De-)Palettierung), Roboteranwendungen (z.B. Bin-Picking), Erfassung von Objekten bis 8 m³ (z.B. Paletten) oder automatische Lagersysteme.

Fizyr hat das Ensenso SDK mit Hilfe eines modernen und schnellen Wrappers in seine Software integriert. Ein großer Vorteil ist die 2D/3D-Kombination, die es ermöglicht, dass das Bild der 2D Kamera als Overlay über die 3D-Punktewolke gelegt werden kann.

— Herbert ten Have, CEO bei Fizyr —

Dies sorgt zum einen für einen plastischeren Eindruck der Szene. Zum anderen kann das Kamerabild mittels „Hand-Auge-Kalibrierung“ optimal auf das Roboterkoordinatensystem abgestimmt werden, um ein zielgerichtetes Greifen zu gewährleisten.

Ausblick

Das starke Wachstum des elektronischen Handels hat die Nachfrage nach größeren Paketen erhöht. Gleichzeitig haben die Einschränkungen aufgrund der globalen Pandemie sowohl zu einem Rückgang der verfügbaren Arbeitskräfte als auch zu einem dringenden Bedarf an räumlicher Distanz in den Betrieben geführt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wenden sich Unternehmen zunehmend der Roboterautomatisierung zu, bei der künstliche Intelligenz und maschinelles Sehen eine entscheidende Rolle spielen. Gleichzeitig werden damit Kosten gesenkt und die Arbeitssicherheit erhöht.

Die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Module für hochmoderne automatische Kommissionierzellen wächst weltweit. Die Anforderungen von Systemintegratoren an Software- und Hardwarekomponenten steigen gleichermaßen. Die Fizyr-IDS-Lösung bietet folgende Vorteile:

  • Sie ermöglicht als Plug-and-Play-Lösung die einfache Integration in jedes System.
  • Sie ist hardware-agnostisch und ermöglicht es den Kunden dadurch, ihre Kommissionierungsanlage jederzeit flexibel an ihre Bedürfnisse anzupassen.
  • Sie beinhaltet ein robustes, präzises, flexibles und einfach zu handhabendes 3D-Vision-System, das zu jeder Zeit optimale Objektinformationen liefert.

Allesamt unverzichtbare Bestandteile eines zukunftssicheren automatisierten "Good-To-Person"-Systems.

Fizyr