Bestimmung der Position
während der Bewegung

Michael Keller, Applikationsingenieur im Technical Center bei Fanuc Deutschland in Neuhausen, betont: „Die Robotersteuerung R-30iB Plus bringt sowohl von der Performance als auch von den Speichermöglichkeiten beste Voraussetzungen für den Betrieb des 3D Vision Sensors mit.“ Der Sensor 3DV/400 arbeitet in einem Sichtfeld bis 450 x 530 Millimeter mit einer Auflösung von 950 x 1204 Pixeln und damit noch einmal deutlich genauer als der 3D Area Sensor.

Eine Lösung zur roboterbasierenden 3D-Bildverarbeitung gibt es mit dem Sensor 3DL bereits; diese Lösung erfordert zur 2D-Kamera jedoch einen zusätzlichen Lasersensor und liefert lediglich einen einzigen Punkt zur Erkennung. Der 3D Vision Sensor erzeugt dagegen eine Punktewolke. Die Bildinformationen der beiden zueinander geneigten Kameras im Gehäuse des Sensors 3DV/400 werden direkt an die CPU des Robotercontrollers geschickt und dort ausgewertet. Unter idealen Bedingungen dauert es zirka 100 Millisekunden, unter widrigen Bedingungen, wenn Aufnahmen mit unterschiedlichen Belichtungszeiten erforderlich sind, durchaus 300Millisekunden.

Der Sensor ist in der Lage, während der Roboterbewegung Bilder aufzunehmen (Snap-in-Motion) – ein Vorteil gegenüber statischen Systemen. Der Zeitpunkt der Aufnahme wird getriggert, das Bild erstellt, und in der Steuerung werden die Positionsdaten errechnet. Keller erläutert: „So bekommen wir auch während der Bewegung des Roboters eine exakte Positionsbestimmung.“

Der Vorteil dieser Aufnahmetechnik liegt im Zeitgewinn. Der Roboter muss während der Aufnahme nicht mehr stoppen. Da Sensor und Roboter mit einer Steuerung arbeiten, läuft die Synchronisierung sehr schnell, was nicht zuletzt eine Folge der hohen Integration der einzelnen Komponenten ist. Im Prinzip kehrt Fanuc damit eine Technik um, die bereits von der Softwareoption iRPickTool bekannt ist und sich in zahlreichen Pick-Applikationen bewährt hat. Beim 3D Vision Sensor bewegt sich der Roboter und das zu erfassende Werkstück liegt still. Beim Einsatz von iRPickTool bewegt sich ein Förderband mit den zu greifenden Werkstücken und die Roboter-Kamera-Einheit ist fest montiert.

Die Ein-Kabel-Lösung hat für den Anwender den Vorteil, nicht mit unterschiedlichen Kabeln oder Steckern arbeiten zu müssen. Über das Coax-Kabel wird gleichzeitig zur Bildübertragung die Spannungsversorgung sichergestellt. Selbst bei der Variante mit zusätzlicher LED-Beleuchtung ist kein zusätzliches Kabel erforderlich. Zudem ist die Lagerhaltung einfacher: Man hat immer das richtige Kabel vorrätig. Keller erklärt: „Jetzt gibt es nur noch ein Standardkabel und eine einheitliche Belegung der Stecker.“

Montiert wird der Sensor nach der sechsten Achse, also zwischen Handgelenk und Greifer. Bei einer Applikation mit erhöhter Kollisionsgefahr kann der Sensor auch in einen Greifer integriert werden. Der Sensor ist ab Werk kalibriert. „Das ist bei der Inbetriebnahme und beim Einlernen neuer Aufgaben ein wirklicher Zeitgewinn“, meint Keller. Damit der Roboter exakte Positionsangaben liefert, muss lediglich manuell oder automatisch über ein bekanntes Punktemuster eine Orientierung des Roboter-Sensor-Systems erfolgen. Daraus errechnet die Steuerung das aktuelle Koordinatensystem. Mit dem 3D Vision Sensor 3DV/400 erweitert Fanuc das Angebot im Segment Bildverarbeitungssysteme um ein praktikables und einsteigerfreundliches System.

Einsetzbar ist der 3D Vision Sensor in einer Vielzahl von Applikationen, beispielsweise in der Montage, wenn es darum geht, ein Montageband zu beschicken, oder in der Logistik beim Abstapeln einer Palette. Außerdem ist der Sensor für Bin-Picking-Aufgaben ebenso geeignet wie für die Erkennung oder Detektion von ansonsten schwer erkennbaren, wenig kontrastreichen Objekten oder für die Anwesenheitskontrolle von Teilen oder Werkstücken.