Roboter mit Augenmaß
Intuitives Zusammenspiel Roboter und Vision Sensor
Was für eine menschliche Hand in der Regel kein Problem darstellt, kann einen Roboter leicht überfordern, z.B. ein elektronisches Bauteil passgenau in die vorgestanzten Löcher einer Platine zu stecken. Mit Unterstützung eines neuem Vision Sensors und einer intuitiv bedienbaren Programmiersoftware gelingt es jetzt, dem Roboter das nötige Augenmaß beizubringen.
Bild: ArtiMinds RoboticsDas Positionieren von Bauteilen, etwa das passgenaue Platzieren von Schrauben, die Montage von Clips oder das Auftragen von Klebern, ist für moderne Handling-Roboter prinzipiell kein Problem mehr. Zunehmend werden sie daher auch für anspruchsvolle Montageaufgaben eingesetzt, die bisher dem Menschen vorbehalten waren. Eine Herausforderung für den Roboter sind dabei aber die typischen Unsicherheiten der realen Welt. Ist ein aufzugreifendes Bauteil z.B. nicht exakt gleich hinsichtlich Form oder Position wie das vorhergehende, scheitert er oder richtet Schaden an. Um auch Werkstücke mit Fertigungstoleranzen oder in wechselnden Lagen aufgreifen zu können, benötigt der Roboter Augen - in der Regel übernimmt diese Funktion ein Bildverarbeitungssystem, wie z.B. ein Vision Sensor. Damit ist es beispielsweise kein Problem mehr, wenn das Gehäuse des aufzunehmenden elektronischen Bauteils leicht verformt ist, sodass die Pins nicht präzise mittig stehen; der Roboter kann das Teil trotzdem korrekt greifen und kontaktieren. Damit empfindliche Teile beim Greifen und Bestücken nicht beschädigt werden, wird der Robotergreifer außerdem mit einem Kraft-Momenten-Sensor ausgestattet, der Druckkräfte und Drehmomente an die Steuerung übermittelt.
Bild: ArtiMinds RoboticsTeileerfassung mit Vision Sensor
In der beschriebenen Anwendung erhält der Roboter die benötigten visuellen Daten über seine Umgebung von einem Vision Sensor der Reihe Visor. Der kompakte Sensor mit integrierter Beleuchtung bietet sämtliche Funktionen, die für eine zuverlässige Erfassung von Objekten benötigt werden. Dazu gehören verschiedene Algorithmen (z.B. Konturerkennung, Mustervergleich und Blob), eine leistungsfähige Lagenachführung sowie spezielle Roboterfunktionen wie Greifer-Freiraumprüfung und Greifpunkt-Offset, die das sichere Aufnehmen nah aneinander liegender Teile bzw. das außermittige Greifen von Teilen ermöglichen. Mit seiner Bildauflösung von 1,3MP ermöglicht der Sensor außerdem eine Detektion aus größerem Abstand zum Prozess bzw. von großen Bauteilen. Trotz seiner vielseitigen Funktionalität lässt sich das Gerät einfach einrichten. Zur Konfiguration benötigt der Anwender keine spezifischen Bildverarbeitungskenntnisse. Mit einigen Mausklicks in der zugehörigen Software SensoConfig lässt sich die Konfiguration schnell an wechselnde Teilearten und -formen sowie unterschiedliche Umgebungsbedingungen anpassen.
Intuitive Roboterprogrammierung
Durch die Kommunikation mit dem Vision Sensor kann der Roboter jetzt auf seine Umgebung reagieren. Nun müssen ihm noch die gewünschten Bewegungsabläufe beigebracht, d.h. in der Robotersteuerung programmiert werden. Üblicherweise ist dies mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden, der zudem beim Austausch eines Roboters erneut anfällt, denn verschiedene Robotersysteme unterscheiden sich hinsichtlich Absolutgenauigkeit, Verfahrgeschwindigkeit, Traglastbereich oder Arbeitsraum, sodass einmal erstellte Programme nicht übertragbar sind. Ebenso wie für die Bildverarbeitung gibt es inzwischen auch für die Konfiguration von Robotern einfach bedienbare Lösungen. In der Programmiersoftware ArtiMinds RPS von ArtiMinds lassen sich Bewegungsabläufe interaktiv mit dem Roboter einlernen. Zuerst stellt der Anwender per Drag&Drop die gewünschte Aufgabenreihenfolge zusammen. Anschließend führt er für jede Aufgabe ein Teach-in mit dem Roboter durch, um Schlüsselpunkte der Bewegung aufzuzeichnen. Auf Basis dieser Aufzeichnung generiert die Software selbsttätig den Quellcode für das spezifische Robotersystem, einschließlich kraftsensitiver Bewegungen. Auch ein späterer Wechsel des Robotersystems ist kein Problem, denn das erstellte Programm lässt sich auf andere Systeme übertragen. Nach abgeschlossener Konfiguration kann der Roboter auch mit unerwarteten Situationen - wie den nicht mittig sitzenden Kontaktstiften des Elektronikteils - umgehen. Der Vision Sensor liefert hierfür die visuellen Informationen für eine positionsgenaue Platzierung. Bei Bedarf erlaubt ArtMinds RPS außerdem eine iterative Lagekorrektur durch mehrmalige Bildaufnahme. Werden die Löcher nicht direkt getroffen, führt der Greifer unter Aufrechterhaltung eines sanften, über den Kraft-Momenten-Sensor gesteuerten Drucks eine spiralförmige Suchbewegung aus, bis die Pins in die vorgesehenen Löcher rutschen.
Fazit
Die Programmiersoftware ArtiMinds RPS in Kooperation mit dem Vision Sensor Visor erweitert den Anwendungsbereich von Industrierobotern. Nun lassen sich auch anspruchsvolle Montage- und Bestückungsaufgaben automatisieren, welche die ´ungeschickten´ Roboterhände bisher vor schwierige Herausforderungen stellten. Aufgrund der intuitiven Bedienung der Programmiersoftware und des Vision-Sensors ist die Einrichtung auch für Anwender ohne spezifische Programmier- oder Bildverarbeitungskenntnisse in kurzer Zeit möglich.
Was für eine menschliche Hand in der Regel kein Problem darstellt, kann einen Roboter leicht überfordern, z.B. ein elektronisches Bauteil passgenau in die vorgestanzten Löcher einer Platine zu stecken. Mit Unterstützung eines neuem Vision Sensors und einer intuitiv bedienbaren Programmiersoftware gelingt es jetzt, dem Roboter das nötige Augenmaß beizubringen.
Bild: ArtiMinds RoboticsDas Positionieren von Bauteilen, etwa das passgenaue Platzieren von Schrauben, die Montage von Clips oder das Auftragen von Klebern, ist für moderne Handling-Roboter prinzipiell kein Problem mehr. Zunehmend werden sie daher auch für anspruchsvolle Montageaufgaben eingesetzt, die bisher dem Menschen vorbehalten waren. Eine Herausforderung für den Roboter sind dabei aber die typischen Unsicherheiten der realen Welt. Ist ein aufzugreifendes Bauteil z.B. nicht exakt gleich hinsichtlich Form oder Position wie das vorhergehende, scheitert er oder richtet Schaden an. Um auch Werkstücke mit Fertigungstoleranzen oder in wechselnden Lagen aufgreifen zu können, benötigt der Roboter Augen - in der Regel übernimmt diese Funktion ein Bildverarbeitungssystem, wie z.B. ein Vision Sensor. Damit ist es beispielsweise kein Problem mehr, wenn das Gehäuse des aufzunehmenden elektronischen Bauteils leicht verformt ist, sodass die Pins nicht präzise mittig stehen; der Roboter kann das Teil trotzdem korrekt greifen und kontaktieren. Damit empfindliche Teile beim Greifen und Bestücken nicht beschädigt werden, wird der Robotergreifer außerdem mit einem Kraft-Momenten-Sensor ausgestattet, der Druckkräfte und Drehmomente an die Steuerung übermittelt.
SensoPart Industriesensorik GmbH
Dieser Artikel erschien in inVISION 3 2018 - 05.06.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
