Bildverarbeitung Cobots richtig ausgestattet

Autor / Redakteur: Peter Lange / Mag. Victoria Sonnenberg

Die Einsatzfelder von Cobots werden immer vielfältiger. Um den Anforderungen gerecht zu werden, sind integrierte Cobot-Konzepte gefragt. Einen wichtigen Part übernehmen dabei smarte Kamera- und Bildverarbeitungssysteme. Lesen Sie hier, wobei es darauf ankommt.

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Das integrierte Bildverarbeitungssystem ist der größte Vorteil der Cobots von Omron. Es ist unter anderem auf Mustererkennung, Objektpositionierung und Merkmalsermittlung in Industriequalität ausgelegt.
Das integrierte Bildverarbeitungssystem ist der größte Vorteil der Cobots von Omron. Es ist unter anderem auf Mustererkennung, Objektpositionierung und Merkmalsermittlung in Industriequalität ausgelegt.
(Bild: Omron)

Geht es um smarte Trends für Industrie und Produktion im Jahr 2020 und darüber hinaus, fällt schnell der Begriff Cobot. Diese kollaborierenden Roboter ziehen sich seit einiger Zeit als Thema durch verschiedenste Szenarien im Industrieumfeld. Aktuelle Studien gehen davon aus, dass dieser Bereich der industriellen Automatisierung bis 2025 eine Marktoption von rund 7 Mrd. US-Dollar darstellen wird. Zudem ist diese Art der Automatisierung mit einem durchschnittlichen
Cobot-Verkaufspreis von 15.000 bis 45.000 US-Dollar vermehrt auch außerhalb großer industrieller Fertigungsanwendungen möglich.

Cobots werden daher in immer mehr Produktionsstätten, Lagern und Co. zum Einsatz kommen. Essenziell ist jedoch, dass Unternehmen innovative und integrierte Cobot-Konzepte entwickeln, die verschiedensten Anforderungen gerecht werden. Um Flexibilität, Effizienz sowie Qualität in der Produktion zu steigern, ist ein durchdachtes Zusammenspiel von mobilen Robotern und Cobots gepaart mit integrierten Apps, Support und Risk Assessment, Kamera- sowie Vision-Technologie ratsam. Doch worauf kommt es hierbei an und wie lassen sich smarte Kamera- und Bildverarbeitungssysteme mit dem Cobot kombinieren?

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Lokalisierungs- und Landmark-Tools

In Anwendungsszenarien, in denen Aspekte wie Flexibilität und Qualität, nicht Geschwindigkeit, im Mittelpunkt stehen, schließen Cobots die Lücke mit anwendungsfreundlichen Software-Tools und integrierten Sensorfunktionen. Dazu zählen beispielsweise maschinelle Vision-Systeme mit Lokalisierungsmöglichkeiten. Einige Cobots können mithilfe eines sogenannten Landmark-Tools navigieren. Diese Markierung wird von der im Roboter integrierten Kamera leicht erkannt und als Bezugspunkt für seine Bewegungen genutzt. So kann der Roboter definieren, wo sich Anfahrpositionen befinden, was besonders dann hilfreich ist, wenn Objekte, Geräte oder der Cobot während der Produktion bewegt werden.

Wachsender Bedarf an Vision-Systemen

Unternehmen benötigen verstärkt einfach zu bedienende intelligente Kamera- und Bildverarbeitungssysteme, um Muster zu erkennen, Qualitätskontrollen durchzuführen, Objekte zu platzieren und Barcodes zu identifizieren. Beispiel Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Pharmazie oder Medtech: Hohe Erwartungen der Verbraucher an die Sicherheit sowie strikte gesetzliche Anforderungen führen dazu, dass Unternehmen dieser Branchen einen wachsenden Bedarf an Vision-Systemen haben, die überprüfen, ob Informationen auf einer Verpackung oder einem Etikett gemäß definierten Verbraucherinformationen korrekt angebracht wurden. Statt isoliert zu agieren oder aufwendig neue Schnittstellen zu entwickeln, bietet es sich an, Bildverarbeitungssysteme bereits im Cobot-System zu integrieren, um so Rückverfolgbarkeits- und Protokollierungsfunktionen zu optimieren.

Ein in den Cobot integriertes Vision-System hilft beispielsweise, Verlässlichkeit, Konsistenz und Präzision kosteneffizient zu verbessern. Ein weiterer Vorteil ist die flexible Skalierbarkeit, die sich ganz nach dem Bedarf des Anwenderunternehmens richtet: So ist es beispielsweise möglich, mit einem einfach integrierten System zu beginnen und dieses dann individuell zu erweitern. Smarte Systeme, die auf Künstlicher Intelligenz (KI) oder maschinellem Lernen (ML) basieren, helfen zusätzlich bei der effizienten Entscheidungsfindung mithilfe visualisierter Daten.

Höhere Genauigkeit durch KI „at the edge“

Warum das so wichtig ist? Industry 4.0 und das Industrial Internet of Things (IIoT) ermög­lichen zwar die Erfassung histo­rischer Daten. Viele KI-Projekte haben jedoch Probleme, wenn es um die Visualisierung neuer Informationen geht. Vorausschauende Wartungs- und Kontrolllösungen, Stichwort Predictive Maintenance, wie Omrons neuer Sysmac AI- Controller, sind in der Lage, die Steuerungsfunktionen von Fertigungslinien und -anlagen mit KI-Verarbeitung in Echtzeit zu verschmelzen.

Moderne Produktionsstätten verlangen mehr denn je tiefes Know-how und Datenerkenntnisse, die auf Maschinenebene – at the edge – generiert und gesammelt werden. Die Maschine lernt von ihren menschlichen Bedienern und verbessert im Gegenzug die Leistung. Eine KI-gesteuerte Technologie kann sowohl Produkt- als auch Geräteausfälle anhand von Daten aus industriellen IoT-Geräten vorhersagen und die Qualität der Produktion steigern. Die Analyse kombinierter Daten ermöglicht es, Maschinenfehler schnell vorherzusagen und einen Anlagenstillstand sowie eine Verschlechterung der Produktqualität zu verhindern.

Vollständige Automatisierung der Rohdatenerfassung

Der KI-Controller kann Unternehmen unterstützen, indem er Daten erzeugt und auswertet, die sich mit Zeitstempel versehen und einfach visualisieren lassen. Die Rohdatenerfassung wird „at the edge“ vollständig automatisiert, was zu einer höheren Datengenauigkeit und Konsistenz führt. Darüber hinaus erstellt die Steuerung automatisch Datenmodelle aus der Korrelationsanalyse und überwacht anhand dieses Modells den Maschinenstatus. Ohne diese Automatisierung müssten Maschinenkonstrukteure und -betreiber eigene Analyse- und Optimierungsmöglichkeiten entwickeln, um Kosten für Cloud-Lösungen zu vermeiden.

Ein konkretes Beispiel, wie sich Kamera- und Bildverarbeitungstechnologie in ein Cobot-Angebot integrieren lassen, ist der Omron TM. Er eignet sich etwa für Montage, Verpackung, Inspektion und Logistik. Die eingebaute 5- Megapixel-Kamera und das integrierte Vision- System sind zwei der größten Vorteile dieser Roboterserie. Das Bildverarbeitungssystem ist unter anderem für Mustererkennung, Objekterkennung und -positionierung, Farbklassifizierung und Barcode-Identifikation ausgelegt. Mit dem Task-Designer der Software können Anwender Aufgaben für den sofortigen Einsatz einrichten, ohne zusätzliche Kameras oder Beleuchtungstools installieren zu müssen. Die integrierte Kamera des Omron TM lokalisiert Objekte mithilfe der Autofokusfunktionalität in einem variablen Sichtfeld und bei variablem Abstand zwischen Kamera und Objekt. Das Bildverarbeitungssystem verbessert Zuverlässigkeit, Konsistenz und die Präzision der Anwendung.

Zukunftsorientierte Fertigungsumgebungen realisieren

Cobots erwecken die flexible Fabrik der Zukunft zum Leben, da sie es Maschinen und Menschen ermöglichen, Seite an Seite (und Hand in Hand) zu arbeiten. Kombiniert zu einem Gesamtpaket mit mobilen Robotern, Bildverarbeitungstechnologie, Risikomanagement und Sicherheitsservices, können Cobots Unternehmen im Industrieumfeld erhebliche Vorteile bringen. Die neuen Produktlinien kollaborativer Roboter sind sicherer, einfacher zu programmieren und lassen sich leichter in andere Systeme integrieren. Hierdurch tragen sie maßgeblich dazu bei, eine intelligente und zukunftsorientierte Fertigungsumgebung zu realisieren.

Innovative Cobots sind nicht nur vielseitig und in zahlreichen Anwendungen wie Maschinenbestückung, Be- und Entladen, Montage, Klebemittelauftrag, Prüfen oder Löten einsetzbar. Verfügen sie zudem über ein integriertes und intelligentes Bildverarbeitungssystem, profitieren Anwender von weiteren Vorteilen, um Produktionsabläufe zu verbessern und Mitarbeiter zu entlasten.

* Peter Lange ist Business Development Manager Fixed Robotics bei Omron Electronics in 44379 Dortmund, Tel. (0 21 73) 68 00-0, info_de@omron.com

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