Der größte Teil von Prozessen kann durch einige wenige Modelle sehr vielseitiger Sensoren abgedeckt werden, die den Robotern als „Augen“ dienen.

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Fokussiert alles im Blick Sensoriklösungen für effizientes Pick-&-Place

14.04.2022

Sensorik ist in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie nicht wegzudenken. Pick-&-Place-Anwendungen für die Verpackung der Produkte benötigten präzise Sensorik, die auch mit kritischen Faktoren wie schwarzen Objekten oder glänzenden Oberflächen keine Probleme hat. Blaulichtsensoren überzeugen hier und sie bewähren sich als die idealen Augen für Roboter.

Genau für diese Aufgabenstellungen wartet Sensopart mit den passenden Bildverarbeitungslösungen für die Industrie auf. Sensopart bietet Sensoren und Bildverarbeitungskameras für die Identifikation und Inspektion von Objekten sowie für Positionierungsaufgaben in der Robotik an. Von Sensoparts Fachwissen und Erfahrung in der Automobilindustrie und bei Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie profitiert auch der langjährige Partner AMP. AMP Automation mit Sitz in Lincolnshire, Großbritannien, liefert integrierte Robotersysteme für Fertigungs- und Produktionsprozesse.

Für eine aktuelle Anwendung benötigte AMP Sensorunterstützung für ein Pick-&-Place System, das in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, einschließlich Verpackungsproduktion, eingesetzt wird. Gefordert wurden Kameras und die dazugehörige Beleuchtung, um die Position der Produkte zu verfolgen sowie Sensor-„Augen“ für die Roboter, die für die Entnahme und Platzierung der Lebensmittel eingesetzt werden. Die Lebensmittelproduktionslinie ist für viele verschiedene Broterzeugnisse gedacht, in diesem Anwendungsbeispiel für das Pitabrot, das vom Ofen in die Verpackungsphase überführt wird.

Zunächst verlässt die frisch gebackene Pita den Ofen und gelangt über ein langes Förderband zum Kühlturm. Reflexionslichtschranken überwachen das Produkt, während es sich über das Band bewegt. So wird sichergestellt, dass die Roboterzellen kontinuierlich mit Produkten versorgt werden. Es kommt hierbei stark auf den geeigneten Sensor für das jeweilige Produkt an. Ein Sensor mit einem dünnen Lichtstrahl wird zum Beispiel für schmale Produkte verwendet. LED-basierte Sensoren sind in der Lage, besonders feine Strahlen zu liefern.

Binarisierung der Produkte

Im nächsten Schritt kommt das Pitabrot in eine Bildverarbeitungszelle, in der zwei Farbkameras Bilder des vorbeifahrenden Produkts aufnehmen. Für diesen Prozess ist ein blaues Förderband notwendig – denn der Kamera wird hier beigebracht, blau zu erkennen. Ein Prozess, der „Binarisierung“ genannt wird. Mit Hilfe der Binarisierung wird aus dem Farbbild ein Schwarz-Weiß-Bild erzeugt. Die verschiedenen Brot-Variationen stellen hiermit keine Herausforderung mehr dar und eine präzise Erkennung von Produktfehlern sowie die Messung von Größe und Form werden ermöglicht.

Sensopart unterstützt seine flexible Bildverarbeitungslösung für diese Anwendung mit einer Softwareschnittstelle, die den Prozess deutlich vereinfacht. Denn die leistungsstarke Software ist gleichzeitig sehr einfach zu bedienen und enthält bereits nützliche Funktionsblöcke – die komplexen Teile der Arbeit, wie zum Beispiel die Erstellung von Algorithmen, sind somit bereits erledigt. So wie der Handy-Nutzer nur einen Knopf drücken muss, um ein Foto zu machen, ist für die Bedienung der Bildverarbeitungszelle kein Fachwissen erforderlich, da alles von der Software übernommen wird.

Nach der Bildverarbeitungszelle wird das Produkt vom Fließband genommen und in Kartons verpackt. Dies geschieht durch Delta-Roboter, die sich in jeder Zelle befinden. Den Robotern werden die Koordinaten der Produkte vorgegeben, die sie entnehmen sollen. Die Kartons können eine beliebige Farbe haben, transparent sowie beliebig groß sein, womit herkömmliche Rotlichtsensoren Schwierigkeiten haben.

Optische Blaulichtsensoren stellen eine kosteneffiziente Alternative zu solch komplexen Lösungen dar und bieten eine wesentlich höhere Prozessstabilität als herkömmliche Rotlichtsensoren, da sie unabhängig von Form, Farbe oder Struktur des erkannten Objekts sofort reagieren. Auch bei der Kombination mehrerer kritischer Faktoren – zum Beispiel schwarze Objekte mit hochglänzender Oberfläche und großem Erfassungswinkel – haben sich Blaulichtsensoren stets bewährt.

Blaulichtsensor auf Roboterkopf

Der Roboter muss zwei Anforderungen erfüllen: Er muss in der Lage sein, das aufzunehmende Produkt zu lokalisieren und er muss wissen, dass er das Produkt nicht fallen gelassen hat. Für diese Anwendung hat Sensopart jeden Roboterkopf mit einem winzigen FT 10 Subminiatur-Blaulichtsensor ausgestattet. Aufgrund seiner kompakten Größe bedeutet der FT 10 keine zusätzliche Masse für den Roboter und bietet eine zuverlässige, kontinuierliche Erkennung.

Die BlueLight-Technologie von Sensopart ist den faseroptischen Methoden überlegen, da die Installation viel unkomplizierter und die Gefahr eines mechanischen Ausfalls geringer ist. Die BlueLight-Technologie wurde von Sensopart ursprünglich für die Solarindustrie entwickelt. Da sie bei durchsichtigen Produkten, wo rotes Licht direkt durchdringen würde, oder mattschwarzen Objekten, die rotes Licht absorbieren, besser funktioniert als rotes Licht. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die blaue LED mit geringerer Intensität durch die Zelle strahlt und das Personal weniger ablenkt als das rote Licht mit höherer Intensität.

Bei der Anwendung der Brotproduktion wird ein Gegenstromsystem verwendet, so dass Sensoren benötigt werden, um sicherzustellen, dass sich die Kartons in der richtigen Position befinden. Diese Kartons können bedruckt und mit Bildern versehen sein, die möglicherweise überprüft werden müssen. Sobald das Pitabrot entnommen und in den Karton gelegt wurde, wird der Karton verschlossen und der Barcode gelesen. Bei Produkten, die in Plastik eingewickelt werden müssen, sorgen Sensoren dafür, dass die Verpackungen verschlossen, in der richtigen Position und korrekt beschriftet sind. Sensopart bietet auch eine Lösung für eine Nischenanwendung von AMP an – die Verfolgung der Kunststoffkante, so dass die Schlauchbeutelrollen bei Bedarf angepasst werden können.

Der größte Teil des Prozesses kann durch einige wenige Modelle sehr vielseitiger Sensoren abgedeckt werden, die den Robotern als „Augen“ dienen und die Oberfläche, Farbe, Form, Größe, Menge und Position des Brotprodukts überwachen. Sobald eine Lösung für einen einzelnen Prozessabschnitt entwickelt wurde, kann sie für eine werksweite Lösung auf mehrere Bahnen übertragen werden.

In Zusammenarbeit haben Sensopart und AMP einen erfolgreichen und effektiven Kommissionier- und Verpackungsprozess entwickelt, der sicherstellt, dass ein Qualitätsprodukt schnell und gemäß den richtigen Spezifikationen verpackt wird. Einer der Hauptgründe für die langjährige Partnerschaft zwischen Sensopart und AMP ist die umfassende Anwendungsberatung durch Sensopart. Dazu gehören konkrete Empfehlungen und Anleitungen zur Positionierung der Sensoren sowie der passenden Modellwahl bei den einzelnen Prozessschritten.

Bildergalerie

  • Den Robotern werden die Koordinaten der Produkte für den Verpackungsprozess vorgegeben, die vorher in der Bildverarbeitungszelle ermittelt wurden.

    Bild: Sensopart

  • Sensopart stattet die Roboterköpfe mit einem winzigen FT 10 Subminiatur-Blaulichtsensor aus.

    Bild: Sensopart

  • Einer der Hauptgründe für die langjährige Partnerschaft zwischen SensoPart und AMP ist die umfassende Anwendungsberatung durch SensoPart. Dazu gehören konkrete Empfehlungen und Anleitungen zur Positionierung der Sensoren sowie der passenden Modellwahl bei den einzelnen Prozessschritten.

    Bild: Sensopart

  • Die Lebensmittelproduktionslinie ist für viele verschiedene Broterzeugnisse gedacht, in diesem Anwendungsbeispiel für das Pitabrot, das vom Ofen in die Verpackungsphase überführt wird.

    Bild: Sensopart

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