Die Automatisierung von Prozessen setzt voraus, dass der aktuelle Status, z. B. die Lage von Objekten oder der Füllstand von Behältern, exakt und so zeitnah wie möglich erfasst wird. Hier ist leistungsfähige Sensorik gefragt, und mit den immer anspruchsvolleren Aufgaben der Automatisierung wachsen auch in diesem Bereich die Anforderungen. Letztlich wird ein genaues Abbild des Ist-Zustands benötigt, um die Folgeschritte in der Verarbeitung, Montage und Handhabung von Produkten, Behältern und Verpackungseinheiten einzuleiten.
Katrin Wirz, Produktmanagerin bei der Schmersal-Gruppe in Wuppertal
Inhaltsverzeichnis
1. Sensorik für die Automatisierung intralogistischer Prozesse
2. Viele Einsatzmöglichkeiten
3. Datenauswertung in Echtzeit, einfache Konfiguration
4. >Vorinstallierte Software
5. Bildverarbeitung im Fokus
6. Intralogistik-Demonstrator
Sensorik für die Automatisierung intralogistischer Prozesse
Aus diesem Grund wurden und werden in ganz unterschiedlichen An-wendungsbereichen die klassischen Industriesensoren (magnetisch, induktiv, laserbasiert…) durch Kameras ersetzt. Aktuell geht die Entwicklung einen Schritt weiter. Während Kameras und Bildverarbeitungssysteme zweidimensionale Bilder erzeugen, gibt es erste industriegerechte Kameras, die millimetergenaue 3D-Tiefenbilder bereitstellen. Eine solche 3D-Kamera mit der Bezeichnung AM-T100 stellte Schmersal in Hannover vor.
Die Kamera ist in einem Kooperationsprojekt mit einem langjährigen Entwicklungspartner entstanden. Das gab Schmersal die Möglichkeit, die Anforderungen der Kunden direkt in die Entwicklung einfließen zu lassen und zugleich vom großen Know-how des Partners in der Kameratechnologie zu profitieren. Sie ist mit einem Sony-DepthSense-Sensor ausgestattet und nutzt die Time-of-flight-Technik (ToF), d.h. die Laufzeitmessung von ausgesandten Lichtimpulsen im Infrarotbereich (850 nm), die an den zu erfassenden Objekten reflektiert werden. Auf diese Weise wird mit hoher Geschwindigkeit ein millimetergenaues 3D-Abbild der Szene erzeugt, das als Punktewolke vorliegt.
Viele Einsatzmöglichkeiten
Dank einer hohen Bildrate (bis zu 60 fps) kann eine solche 3D-ToF-Kamera in Echtzeit Positionen und Abmessungen von Objekten ermitteln – zum Beispiel die Position und Stapelhöhe von Kartons, die ein Roboter palettiert. Dafür reicht eine einzige Aufnahme aus.
Die Kamera kann aber auch in Behälter oder Großladungsträger „hineinschauen“ und deren Füllstand detektieren. Ebenso möglich ist die Volumenermittlung von Stückgütern und die Überwachung z.B. von Bereitstellungsflächen in den Bereichen Produktion, Montage, Lager und Kommissionierung aus der „Vogelperspektive“. Andere Aufgabenstellungen sind die Erfassung von Abmessungen und der Oberflächenbeschaffenheit. Durch eine leistungsfähige IR-Beleuchtung und eine Bildauflösung von 640 x 480 Pixeln erreicht die AM-T100 dabei einen Sichtbereich von 67° x 51° bei einer Reichweite bis 6 m.
Datenauswertung in Echtzeit, einfache Konfiguration
Wirklich leistungsfähig wird die 3D-Kamera aber erst durch ihre Software. Mit ihr kann der Anwender u.a. dreidimensionale Zonen im Raum definieren und überwachen sowie die Informationen in Echtzeit an eine Steuerung weitergeben. Das eröffnet vielfältige Automatisierungslösungen in der Logistik und der Linienfertigung. Hoch performante Algorithmen ermöglichen eine Vorfilterung der Daten, sodass die Kamera an verschiedene Umgebungsbedingungen optimal angepasst werden kann. Die erfassten Bilddaten werden über die Standard-Datenschnittstelle GenICam übertragen und können so von gängigen Bildverarbeitungs-Softwareprogrammen ausgewertet werden. Eine Ethernet-Schnittstelle ermöglicht dabei schnelle und reichhaltige Datenübertragung und bei Bedarf auch die 24-V-Energieversorgung (Power over Ethernet).
Vorinstallierte Software
Auf der AM-T100 ist die Konfigurationssoftware Consam-T vorinstalliert. Mit Hilfe dieser Software lässt sich die Kamera so konfigurieren, dass sie komplexe und individuell definierte 3D-Zonen überwacht. Wenn sie innerhalb dieser Zonen ein Objekt detektiert, werden digitale Ausgänge geschaltet. Zusätzlich kann über digitale Eingänge zwischen verschiedenen 3D-Zonen hin- und hergeschaltet werden. Ein integriertes SDK (Software Development Kit) unterstützt Softwareentwickler und Systemintegratoren beim Konfigurieren der Kamera und beim Erstellen von Softwareapplikationen.
Bildverarbeitung im Fokus
Mit der TOF-Kamera betritt Schmersal das Gebiet der dreidimensionalen, berührungslosen Sensorik. Das Zusammenspiel der jahrzehntelangen Erfahrung in der Automatisierungstechnik und der Entwicklungskompetenz in der Optoelektronik (konzentriert am Standort Mühldorf bei der Safety Control GmbH) sowie die Kompetenz in der Kameratechnologie des Entwicklungspartners bilden die Basis dieses zukunftsorientierten Projektes. Im Rahmen des Innovationsmanagements wurde die 3D-Bildverarbeitung für industrielle Anwendungen als Technologie mit großen Wachstumsperspektiven identifiziert, weil sie ein effizientes Monitoring mit nur einem Sensor ermöglicht und somit ein wichtiger Baustein in der Automatisierungstechnik der Smart Factory sein wird.
https://kem.industrie.de/steuerungstechnik/digitalisierung-ist-ein-thema-von-netzwerkfaehigkeit-konnektivitaet-und-daten/
Intralogistik-Demonstrator
Auf der Hannover Messe zeigte Schmersal die 3D-Kamera in einer typischen Applikation der Intralogistik – am Demonstrator einer Verpackungsanlage für Lebensmittel. Die Gefahrenbereiche diverser Komponenten dieser Anlage – eine Schlauchbeutelmaschine, ein Förderband und ein Roboter für das Handling von Packstücken – werden durch Sicherheitsschaltgeräte abgesichert. Es kommen trennende Schutzeinrichtungen zum Einsatz, d.h. Schutzzäune, deren Türen durch Sicherheitszuhaltungen und -sensoren abgesichert werden, aber auch berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen wie Sicherheitslichtvorhänge, die z.B. eine flexible Zuführung von Fördergut zu Maschinen erlauben. (ge)
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