Robot Vision Die Automation der Automation. Robot Vision at its Best

Transkript

1 Robot Vision Die Automation der Automation. Roboterführung mit industrieller Bildverarbeitung: Komplette Produktpalette aus einer Hand Robot Vision at its Best

2 The World of Robot Vision Die optimale Lösung für jede Anforderung Die Anforderungen an Robot Vision Systeme beginnen mit dem zweidimensionalen Erkennen von Translation und Rota - tion eines Bauteils auf einem Förderband, gehen über den Griff in die Kiste hin zur Erkennung aller 6 Freiheitsgrade der Position eines Bauteils im Raum und in der Bewegung. Die optimale Lösung für jede Branche Basierend auf dem kompletten Portfolio an Technologien, Sys - temen, Produkten und Komponenten, sowie der Projekterfah - rung aus unterschiedlichen Branchen erweitern wir unser Port - folio beständig um auch die branchenspezifischen Anforde - run gen unserer Kunden umsetzen zu können. Applikationen 2D Robot Vision: Pressenbe- und Pressenentladung Be- und Entladung von Bearbeitungsmaschinen Sortieren vom Band Beladen und Entladen von Gitterboxen Befüllen von Fässern Kommissionieren von Paletten und Gebinden Steuerung von Schleif- und Fräsrobotern Führen von Filettiermaschinen Steuerung von Beschriftungs- und Markiersystemen Steuerung von Verpackungsmaschinen Positionierung von Pick & Place Systemen Steuerung von Beflammrobotern Führen von Schlachtrobotern Steuerung von Nietrobotern Führen von Erntemaschinen Anwendungen 3D Robot Vision: Steuerung von Lackierrobotern Montage von Scheiben, Dächern, Frontmodulen, Cockpits,... Steuerung von Naht- und Dichtmittelauftrag Steuerung von Ladekränen Be- und Entladen von Racks Be- und Entladen von KTLs Tankbefüllung am stehenden und bewegten Fahrzeug Radmontage am stehenden und bewegten Fahrzeug Nahtführung in Schweiß-, Klebe- und Dichtprozessen Steuerung von Laser-Schneid-Robotern Räumliche Kollisionsüberwachung Steuerung von Stanzprozessen Gepäckbeladung- und entladung Führen von Melk- und Scherrobotern Steuerung von Erntemaschinen

3 ISRA Robot Vision Spitzentechnologie für die Automatisierung Die industrielle Bildverarbeitung verleiht den Robotern intelligente Augen. Mit Hilfe dieser Augen können Roboter die Posi - tion von Werkstücken im Raum erkennen und ihre Arbeits - schritte darauf ausrichten. Unser Anspruch als Marktführer ist es, von einfachen Pick&Place-Applikatio nen bis hin zu komplexen 3D-Aufgaben Systeme für die Auto mation der Automation zu designen und wirtschaftlich umzusetzen. Unser Technologie - Know-How, unsere Erfahrung und unsere innovativen Komponenten unterstützen die wirtschaftliche Produktion unserer Kunden weltweit. Kernkompetenz von Anfang an Seit der Unternehmensgründung 1985 gehört die Technologie der Roboterführung zu ISRAs Kernkompetenzen. Mit innovativen Entwicklungen setzen wir immer wieder neue Akzente im weltweiten Markt. Das nicht zuletzt wegen der langjährigen Know-How-Kombination in Robotik und Machine Vision. Der Industrieroboter ist heute ein entscheidender Wirtschaft - lichkeitsfaktor in der industriellen Automatisierung. Mit Robot Vision steigen die Einsatzmöglichkeiten dieser Automatisie - rungskomponente exponentiell. Innovationskraft für Kundennutzen ISRA VISION ist mit gezielter Know-How-Entwicklung von jeher bestrebt, dem Markt regelmäßig neue Verfahren und Applikationen anzubieten und damit einen Beitrag zur wirtschaftlichen Produktion zu leisten. Dafür investieren wir regelmäßig einen hohen Prozentsatz unseres Umsatzes in die For - schung & Entwicklung. Die Spezialisten des ISRA-R&D-Teams greifen bei der Entwicklung hochkomplexer Robot Vision-Sys - teme auf das spezifische Know-How aus den Bereichen Optik, Hard- und Software-Entwicklung, Beleuchtungstechnik, Engi - neering, Numerik, Algorithmik, Feinmechanik und Sensorbau zurück. Dabei arbeitet das Team applikationsnah und in enger Abstimmung mit unseren Kunden. Robot Vision Basics, von der Technologie zum System Bildverarbeitung zur Roboterführung stellt dem Roboter oder Handlingsystem die Information zur Verfügung, wo sich das Bauteil im Raum befindet, das bearbeitet oder bewegt werden soll. Damit ist es möglich, Handling-, Montage- und Bearbei - tungs prozesse zu automatisieren ohne die Bauteile exakt positionieren und fixieren zu müssen. Dies spart in der Produktion wertvolle Taktzeit und reduziert die Kosten erheblich. Folgende Technologien spielen bei der Roboterführung zusammen Kontrastierung aller relevanten optischen Merkmale des Bauteils durch applikationsoptimale Beleuchtungs- und Bildaufnahmetechnik Schnelle und hochgenaue Positionsbestimmung von Punkten, Merkmalen oder Körpern in der Ebene oder im Raum durch robuste Algorithmik Koordinatentransformationen zwischen den Koordinatensystemen der Kamera, des Roboters, des Bau - teils und der Zelle sowie Kalibrierung des gesamten Systems Zeiteffiziente und übertragungsfehlerresistente Kommunikation zwischen Bildverarbeitung und Roboter über unterschiedliche Schnittstellen und Protokolle Integration von zusätzlichen Verfahren zur Qualitätsmessung und prüfung mit Dokumentation aller relevanten Ergebnisse Klare Strukturierung der Software und übersichtliche Benutzerführung um dem Anwender auch komplexe Technologie in einfacher Weise zur Verfügung zu stellen Das gesamte Equipment aus einer Hand Robot Vision Systeme sind ein integraler Bestandteil der Pro - duktionstechnik. Ohne ein einwandfrei funktionierendes Sys - tem steht der Prozess. Die Anforderungen an die Verfügbarkeit dieser Systeme sind entsprechend hoch. Hohe Verfügbarkeit, geringe Wartungsanforderungen und robuste Mess- und Prü fergebnisse werden bei ISRA Systemen auch dadurch gewähr leistet, dass alle Kernkomponenten des Systems aus einer Hand kommen. Robot Vision Kernkomponenten Leistungsstarke Frame Grabber aus eigener Entwicklung, hardwareunterstützte schnelle Bearbeitung durch integrierte FPGAs Applikationsoptimale Sensorik von der robotertauglichen Miniaturkamera über Stereosensoren und 3D Form Matching Sensoren bis hin zu Sensoren für die Kombination aus Roboterführung und Qualitätsinspektion Applikations-Know How in den Gesamt-Prozessen, umgesetzt in leistungsfähige, robuste und komfortable Software mit den Bestandteilen: Kalibrierung, Messen, Prüfen, Kommunikation, Datenarchivierung und Anwender-Support

4 Robot Vision Sensor Innovationen Roboterführung und Messtechnik - kombiniert Die Familie der Robot Guidance Sensoren (RGS) ist als 2D/3D Positions- und Koordinatenmesssystem sowohl ortsfest als auch mobil am Roboter und in der Bewegung einsetzbar. Für sehr komplexe Auf gaben können viele Sensoren zu einem Mul tisen sor system zusammengeführt werden. Alle Sen soren sind intern kalibriert und temperaturkompensiert. Die Sensoren werden eingesetzt für die 3D Roboter- und Nahtführung, für Montageaufgaben, für den Best Fit Ein bau, sowie integrierte Quali tätsmessungen bis hin zu Inline-Messungen. RGS Features: 3D Form Matching LED-Projektionstechnik Integrierte LED-Flächenbeleuchtung, schaltund regelbar stationärer und mobiler Einsatz komplette Sensorfamilie für unterschiedliche Arbeitsabstände Kompakt Robust - Wirtschaftlich Kameras und Beleuchtungskörper am Roboter oder im Greifer integriert sind starken Bean spru - chungen ausgesetzt. Die Komponenten müssen bauklein, schnell zu montieren und reproduzierbar zu wechseln sein sowie hohen Beschleu - nigungen und starken Vibrationen stand halten. Im Kamera bereich setzt ISRA auf bewährte Standardkomponenten integriert in eigenen ro - botertauglichen Gehäusen. LED-Beleuch tungs - module werden im eigenen Hau se entwickelt und produziert, um in jeder Applikation die optimale Kon trastierung zu erzielen. Roboterkamera Features: Kompakter Aufbau Schnelle Montage, schneller Wechsel Miniaturisierte robuste Gehäuse Eigene Power-LED-Beleuchtungskörper Zwei Augen für die dreidimensionale Welt Das räumliche Sehen mit Stereosensoren arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie das menschliche Auge. ISRAs LOCMES (Location Measurement Sen sor) bestimmt aus zwei Ka - merabildern die 3D-Koordinate eines Punktes im Raum. LOCMES erfasst Objekte, die sich durch markante Punkte, Ecken, Linien oder polynomähnliche Bahnkonturen beschreiben lassen. Zur eindeutigen Vermessung auf Flä - chen werden zusätzlich Streifenlichtpro jek toren eingesetzt. Für große Werkstücke oder höhere Genauigkeiten sind mehrere LOCMES Sen - soren im Verbund integriert. 3D-Multifunktionssensor: Führung und Kontrolle 3D-Lage- und Positionsbestimmung von Bau - teilen und gleichzeitig vollautomatisch während des Auftragsprozes ses die Prüfung von Kleb - stoff- und Dichtmittelauftrag vornehmen? Mit EASI3D sind die Funktionalitäten für beide Aufgaben in einem Sensorkopf integriert. Damit ist es möglich den gesamten Prozess des vollautomatischen Klebens und Dichtens mit nur einem Sensor zu steuern und zu kontrollieren. Stereosensor Features: Stereosensor mit integrierter Streifenprojektion Frei konfigurierbare Sensoranordnung Stationärer und mobiler Einsatz Ein Sensor für unterschiedliche Arbeitsabstände EASI3D Features: 3D-Positionsbestimmung über Stereometrie Integrierter Streifenlichtprojektor 360 -Erfassung des Auftragsbereiches um die Düse Klebstoff- und Dichtmittelkontrolle in der Bewegung während des Auftrags ohne Umorientierung des Sensors in Kurven

5 ISRA Robot Vision 2D Positionserkennung und Identifikation in der Ebene Das 2D Robot Vision System ist das Standard - sys tem zur Identifikation und Lageerkennung. Es liefert Informationen über Position, Drehlage und Bauteil typ, die in einer definierten Ebene angeordnet sind. Das System zeichnet sich durch extreme Schnellig keit aus. Die subpixelgenaue Konturextraktion liefert höchste Präzisi on auch bei schwankenden Merk ma len. Anwen dung findet das System beim De palet tieren vom laufenden Band, beim (sortierendem) Griff auf das Band, bei Maschinenbe- und -entladung u.v.a.m. 2 1/2D Positions- und Lageerkennung Das 2 1/2D Robot Vision System liefert zusätzlich zur Position und Drehlage auch die Infor ma - tion über die Höhenlage des Objektes. Dabei macht es sich die einstellbare Skalierung zu nutze. Aufgabenstellungen wie das De-Palet - tieren oder das automatische Ent laden von Gitterboxen können damit durch den schlanken Systemaufbau wirtschaftlich gelöst werden. Ein Abräumschema und die Greifbarkeits prü - fung können vorgegeben werden. 2D Robot Vision Features 2D und 2 1/2D Robot Vision System: Subpixelgenauigkeit Konturbasierte Erkennung Skalierungsunabhängig Integrierte Greifbarkeitsprüfung Robust gegenüber Kontrastschwankungen, Größenschwankungen, Verdrehung und Verzerrung 2 1/2D Robot Vision 3D Photogrammetrie Das System verknüpft die Informa tionen mehrerer Kameras photogrammetrisch zu einer präzisen Lageerkennung von Objekten im Raum. Dabei werden Abweichungen von einer vorgegebenen Solllage in allen sechs Frei heits graden hochgenau berechnet und insbesondere Roboter zur Bearbeitung großformatiger Bauteile gesteuert, wie z.b. die Roboter in Auto mobil-lackierstraßen. Features Photogrammetrie: Hohe Genauigkeit auch bei großen Bauteilen Beliebige Kameraanordnungen Geringer Justieraufwand Farbunabhängig Kurze Messzeit 3D Robot Vision Photogrammetrie Mit einer Kamera dreidimensional sehen MONO3D ist die wirtschaftliche Alternative zu Ver fahren und Anlagen der 3D-Vermessung mit zwei oder mehr Kameras. Mit einer Kamera und einem aufgenommenen Bild lassen sich aus nur drei Merkmalen alle sechs Freiheitsgrade (Po - sition und Orientierung) eines dreidimensionalen Objekts ge nau bestimmen, z.b. für das Entsta - peln von Bau teilen aus Ladungsträgern. Features MONO3D: Geringer Hardwareeinsatz Hohe Flexibilität Hohe Wirtschaftlichkeit Schnelle Integration Positionsbestimmung auch in der Bewegung Monokulares 3D Robot Vision

6 The Art of Robot Vision Features Stereomesstechnik: Skalierbare Messvolumen und Messabstände bei gleicher Sensorik Merkmals- und Flächenantastung Hohe Messabstände 3D Stereomesstechnik Die 3D-Stereomesstechnik wird überall dort eingesetzt, wo Qualität und Effizienz von hochautomatisierten Roboter- und Handlingsystemen durch schnelle und präzise Positionsbestim - mung gesteigert werden kann, z.b. in Montage - prozessen von Scheiben, Dächern, Cockpits... Die Systeme arbeiten stationär und mobil und können je nach Anforderungen beliebig viele Stereosensoren im Verbund steuern. 3D Stereosystem Features 3D Form Matching: Hohe Messgenauigkeit Gleichzeitige Erfassung von Position und Koordinaten Sehr kurzer Messtakt Multi-Sensorsystem und Multi-Taskingsytem 3D Form Matching 3D Form Matching Roboterführung & In-Line Messtechnik Der Einsatz der Mehrlinien-Projektionssensoren mit integrierter Flächenbeleuchtung ermöglicht die Kombination aus 2D/3D-Roboterführung und 2D/3D-Inline-Messtechnik. Die hohe Re - dundanz der Messlinien gewährleistet robuste und hochgenaue Messergebnisse. Die Systeme arbeiten stationär und mobil. Montageprozesse mit gleichzeitiger Koordinatenmesstechnik zur Qualitätskontrolle werden mit diesen Systemen automatisiert. Features Visual Servo und Nahtführung: 3D Inline-Tracking Optische Conveyor-Synchronisation Adaptive Bahnkorrektur im laufenden Prozess Visual Servo und Nahtführung Mit Visual Servoing bezeichnet man die Con - veyorsynchronisation des Roboters über das 3D-Visionsystem. Bearbeitungs- und Montage - prozesse während der Bauteilförderung werden dadurch ermöglicht, so z.b. die Radmontage und die Tankbefüllung am bewegten Fahrzeug. Bei der Nahtführung wird der Roboter exakt entlang einer Bauteilgeometrie bewegt werden., z.b. für das exakte Abdichten von Nähten mit schwankendem Verlauf. Visual Servo Features AURA: Lernendes System Einfaches und schnelles Set-up Anpassungsfähig an verschiedene Bildmerkmale und Formen Keine Kalibrierkörper Lernende Roboterführung AURA (Adapted Uncalibrated Robot Automation) ist eine neue Methode für die 3D Roboter - führung. Das Verfahren zeichnet sich durch sein automatisches Lernen an verschiedenen Robo - terpositionen aus. Eine Kalibrierung von Kame - ras ist nicht notwendig. AURA

7 Robot Vision Brainware Robot Vision Software Codiertes Applikations-Know How Die Erfahrung aus hunderten von Robot Vision Projekten weltweit und in unterschiedlichsten Anwenderbranchen manifes tiert sich in der Software unserer Systeme. Das ist es, was wir bei ISRA als Brainware bezeichnen. Kalibrierung Hohe Übersichtlichkeit: Strukturiertes ergonomisches Layout Oberfläche für den Benutzer flexibel anpassbar Kontextsensitive übersichtliche Benutzerführung Bildorientierte Übersichtsanzeige mit der Darstellung aller produktionsrelevanten Daten am aktuellen Bauteil Verständliche anwenderorientierte Nomenklatur Die Systeme stellen alle klassischen und einige innovative Kalibriermethoden zur Verfügung. Je nach Applikation und Umgebungsbedingungen kann gewählt werden zwischen der vollautomatischen Kalibrierung an festen oder bewegten Kalibriertafeln, kalibriertafelfreier Kalibrierung oder unkalibriertem lernendem Betrieb. Positionsbestimmung Zur Erkennung der Merkmale für die Bauteilpositionsbe - stim mung werden kontrastorientierte, merkmalsorientierte, konturorientierte oder projektionsorientierte Algorithmen eingesetzt. Photogrammetrische, Stereobasierte und 3D Form Matching basierte Berechnungen aller 6 Freiheitsgrade der Robote r positio nierung stehen zur Verfügung. Sicherheit Die Vielzahl der eingesetzten Verfahren gewährleisten eine hohe Erkennungssicherheit. Alle diese Verfahren arbeiten redundant, bieten automatische Alter nativstrategien und erlauben für den Notfall manuelle Korrek turen. Jede Messung wird einer Qualitätsprüfung und einer Plausibili - tätsprüfung unterzogen, bevor sie zur Steuerung des Roboters verwendet wird. Alle Ergebnisse werden dokumentiert und archiviert. Direkte Diagnose: Anzeige des Systemstatus durch farbige Ampel-Signalisierung Ausführlicher Loggingbereich Übersichtsbild mit grafischer Visualisierung aller Messmerkmale und deren Status Hohe Flexibilität: Schnelles Teach-In Punkt-, Kanten- und Flächenantastung Automatische Selbstkontrolle Automatische und manuelle Kompensationsstrategien

8 Innovations for Robot Automation Automatisierung auf höchstem Niveau ISRA VISION ist seit mehr als 20 Jahren ein führender Anbieter von hochleistungsfähiger Qualitätsinspektion, Roboterführung und Fertigungslogistik. Unsere Systeme werden weltweit in der Auto - mo bilindustrie, Automobilzulieferindustrie, Verpackung, Aero - space, Nahrungs- und Genussmittelindustrie, Logistik, Maschinenund Anlagenbau, Robotertechnik und vielen anderen mehr ein - ge setzt. Dabei ist es unser Ziel, ein lückenloses Portfolio für alle Anfor de - rungen mit Standardlösungen für die komplette Prozesskette anzubieten. Tausende erfolgreich installierter Anlagen weltweit bestätigen ISRAs Erfahrung und technologische Kompetenz auf dem Feld der industriellen Bildverarbeitung. Die Vorteile im Blickfeld Kunden bevorzugen ISRA aus folgenden Gründen: Unsere Entwicklung ist konsequent auf die Anforderungen unserer Kunden ausgerichtet. Wir investieren konsequent in unser eigenes Know-how in allen Kernbereichen der industriellen Bildverarbeitung. In unserem Unternehmen endet die Kundenbeziehung nicht mit der Auslieferung eines neuen Produktes. Das Customer Support Center mit Angeboten wie Telefon-Hotline, Tele-Service, Vor-Ort Service oder Wartung unterstützt Sie optimal beim Einsatz Ihrer Systeme und Anlagen und hilft die Produktivität zu steigern. An unseren Standorten in Europa, Nordamerika und Asien engagieren sich mehr als 300 Mitarbeiter für Ihren Erfolg. ISRA VISION Deutschland Tel. : +49 (6151) Fax: +49 (6151) Italien Tel. : +39 (0464) Fax: +39 (0464) USA Tel.: +1 (517) Fax: +1 (517) P.R. China Tel.: +86 (21) Fax: +86 (21) Japan Tel.: +81 (3) Fax: +81 (3) UK Tel. : +44 (1322) Fax: +44 (1322) Frankreich Tel. : +33 (4) Fax: +33 (4) Brasilien Tel. : +55 (11) Fax: +55 (11) Korea Tel.: +82 (2) Fax: +82 (2) Taiwan (R.O.C.) Tel. : +886 (3) Fax: +886 (3) Türkei Tel. : +90 (216) Fax: +90 (216) Belgien Tel. : +32 (2) Fax: +32 (2) Indien Tel.: +91 (20) Fax: +91 (20) Spanien Tel. : +34 (93) Fax: +34 (93) Irland Tel.: +353 (61) Fax: +49 (6151) Optimieren Sie Ihren ROI mit dem Branchenführer ISRA The More You See...