Smarte Sensorik für Robotik

Sensortechnologien von Sick bieten innovative, intelligente Lösungen für fünf wesentliche Herausforderungen der Robotik: Funktionale Sicherheit (Safe Robotics), Sichtführung durch Kameras (Robot Vision), Greiftechnik (End-of-Arm-Tooling), Positionierung (Positioning) sowie Service. Als Komplettlösungsanbieter und kompetenter Consultingpartner rund um die Robotik bedient das Unternehmen alle genannten Themenfelder aus einer Hand. Und dies unabhängig vom Roboter-Fabrikat – denn Sick arbeitet seit Jahren eng mit zahlreichen Roboterherstellern zusammen, um gemeinsame Lösungskonzepte für deren jeweiligen Eco-Systeme umzusetzen.

Roboterapplikationen sicher und smart gestalten

Die Sicherheit von Menschen und Maschinen ist bei der Zusammenarbeit essenziell und vorrangig. Gleichzeitig gilt es, die Interaktion zwischen Mensch und Roboter auch produktiv und effizient zu gestalten. Innovative Sicherheitslösungen für Roboteranwendungen von Sick bieten daher Sicherheit für Personen, ohne die Produktivität in der Anwendung zu beeinträchtigen. Dies beweisen die Sicherheitssysteme „Safe Robotics Area Protection“ als integrationsfreundliche Lösungen für kooperative und frei zugängliche Roboteranwendungen. Die Komplettsysteme – verfügbar in generischen und herstellerspezifische Varianten – bestehen beispielsweise jeweils aus einem Sicherheitslaserscanner und einer Sicherheitssteuerung. Diese stellen die adaptive Wahrnehmung des Umfelds sicher und ermöglichen dadurch den ungehinderten und sicheren Eingriff des Menschen in das Robotersystem. Je näher die Person in den Arbeitsbereich des Roboters tritt, desto langsamer bewegt dieser sich – bis er bei direkter Annäherung ganz zum Halt kommt. Verlässt die Person das Schutz- und Warnfeld, läuft der Roboter automatisch wieder an – zunächst noch mit sicher reduzierter Geschwindigkeit, bis er die ursprüngliche Arbeitsgeschwindigkeit wiederaufnimmt. So erreicht der Roboter optimale Produktivität ohne Abstriche bei der Sicherheit für den Menschen.

Zur Überwachung des Arbeitsraums rund um einen Roboter bietet Sick die bis Performancelevel c nach EN13849 zertifizierte 3D-Time-of-Flight-Kamera „safeVisionary2“. Als Lösung zur sicheren dreidimensionale Umgebungserfassung ermöglicht sie auf einfache Weise neue, produktivitätsoptimierende Sicherheitskonzepte – beispielsweise für mobile Roboter oder in der Mensch-Roboter-Kollaboration. Auch beim Einsatz mobiler Roboter sorgt „safeVisionary2“ für mehr Sicherheit – denn neben den Schutz- und Warnfeldern zur Fahrwegabsicherung bietet die Kamera ein Konturerkennungsfeld, welches Absturzgefahren zum Beispiel durch Treppen oder Rampen sicher erkennt. Zudem kann die Kamera dank präziser Messdaten auch Automatisierungsaufgaben übernehmen, wodurch zusätzliche Hardwarekomponenten eingespart werden.

2D-Robotersichtführung durch Teilelokalisierung

Mit dem Visionsystem „PLOC2D“ hat Sick zudem ein benutzerfreundliches und flexibles Sensorsystem für die 2D-Teilelokalisierung und darauf aufbauende Bahnführung von Robotern im Programm. Hochwertige Bildverarbeitungs- und Beleuchtungs-Hardware gewährleistet in Kombination mit einem smarten Lokalisierungsalgorithmus eine schnelle und zuverlässige Detektion und Lageerkennung von Teilen. Eine automatische Bewegungssynchronisation ist ebenfalls integriert, so dass auch schnell bewegte Teile auf einem Förderband erfasst und der Roboter mit präzisen Anfahr- und Greifkoordinaten versorgt werden kann. Der kompakte „PLOC2D“ wird direkt an die Robotersteuerung oder die SPS angeschlossen und ist sofort startklar – denn durch seine intuitive Benutzerschnittstelle ist das Sensorsystem für eine einfache Integration in Produktionsumgebungen ausgelegt.

Künstliche Intelligenz in der Anwendung

„Palloc“ ist ein KI-Vision gestütztes Kamerasystem mit Deep Learning für das automatisierte Handling palettierter Kartons. Dabei ermöglicht das neuronale Netz des Systems die Lokalisierung einer Vielzahl eingelernter Standardkartons auf der jeweils obersten Ladeebene einer Palette. Neue Kartonformate lassen sich im Betrieb über eine bedienfreundliche KI-Toolsuite ins Deep-Learning-System auf einfache Weise hinzufügen. Die Segmentierung von Mustern, Formen, Grau- und Farbwerten sowie die Berechnung von Höheninformationen basiert auf den schnellen Aufnahmen der leistungsfähigen Snapshot Kamera. Auch in dichter Anordnung oder bei gemischten Kartonformaten auf einer Ebene lässt sich jeder Karton individuell lokalisieren. Die Bahnsteuerung des Roboters erhält direkt die 3D-Koordinaten und Positionsdaten als Anfahrkoordinaten. Das Lokalisierungssystem lässt sich nahtlos in die Robotersteuerungen einer Vielzahl von Herstellern integrieren – durch einen leistungsfähigen Prozessor entfällt ein separater IPC, was dem Anwender Platz und Kosten spart. Gleichzeitig gewährleistet die KI-Oberfläche von „Palloc“ eine schnelle und einfache Einrichtung von Applikationen.

KI-basierte Bildverarbeitung mit „Sick Nova“

Regel- und Tool-basierte Machine Vision, bei Bedarf in Kombination mit KI-unterstütztem Deep Learning, für das der Anwender kein Expertenwissen benötigt – mit dieser Kombination eröffnet „Sick Nova“ neue Möglichkeiten für Robot Vision. Als Softwarebasis mit intuitivem UX-Design zur Konfiguration individueller 2D- und 3D-Visionlösungen ermöglicht es „Sick Nova“, unter anderem anspruchsvolle Robotik-Anwendungen im Rahmen der Qualitätsprüfung, der Anwesenheitskontrolle und der intelligenten Inspektion, auch ohne besondere Fachkenntnisse, auf einfache Weise umzusetzen. „Sick Nova“ steht für verschiedene Visionsensoren von Sick und deren unterschiedliche Bildverarbeitungstechnologien in Form hardwarespezifischer Sensor-Apps zur Verfügung. Ergänzend dazu können Anwender die Softwarefunktionen der verschiedenen 2D- und 3D-Lösungen mit selbst entwickelten oder optional verfügbaren „Sick Nova“-Plug-ins bedarfsgerecht erweitern und skalieren – oder mit dem KI-unterstützten Deep Learning auch neue Wege gehen.

Mit Augmented Reality die Produktivität erhöhen

Augmented Reality basiert auf der Zusammenführung erfasster Maschinen- und Sensordaten sowie Diagnoseinformationen mit einer realen Umgebung. Diese digitale Technologie der erweiterten Realität kommt in „SARA“ – der Sick Augmented Reality Assistant – zum Einsatz. Die App für Smartphones und Tablets mit iOS- oder Android-Betriebssystem erhöht unmittelbar die Produktivität von Robotern, denn sie ermöglicht es, dass Anwender im Shopfloor Störungsursachen per Smartphone oder Tablet direkt vor Ort analysieren und beheben können – ohne Zeitverlust, ohne Expertenhilfe. Hierzu legt die Diagnose-App per Augmented Reality die Sicht des Sensors über das Bild der realen Umgebung. Stopps durch das Eintreten oder Eingreifen in Schutzfelder, Stillstand durch Paletten oder Behälter, die im Bewegungsbereich des Roboters abgestellt wurden, Objekte, die in den Arbeitsraum hineinragen – diese und andere Ursachen können mit „SARA“ schnell erkannt und beseitigt werden. (ck)