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KUKA Roboter mit Kamerasystem

Oscarreife Besetzung: KUKA Roboter mit Kamerasystem 

Bei Danfoss in Dänemark, einem Hersteller von Mobilhydraulik sowie von elektronischen und elektrischen Komponenten, sorgen KUKA, QRS und Roboception für Action. Mehrere Robotersysteme mit 3D-Sensoren erkennen und bewegen über 100 verschiedene Bauteile zuverlässig und präzise. 


Das künstliche Auge irrt sich nie

Die Kameraleistung der neuen Roboterzellen mit künstlichen Augen bei Danfoss ist definitiv ein Anwärter für die Auszeichnung „Meisterleistung der 3D-Wahrnehmung“. Denn das System erkennt mehr als 100 verschiedene Bauteile in der Fertigung. Es sorgt dafür, dass die KUKA Roboter in den Zellen des dänischen Herstellers von Mobilhydraulik effizient und vollautomatisch Maschinen im Produktionsprozess be- und entladen. Die Skandinavier treffen mit ihrer neuen Automatisierungsinvestition genau den Zeitgeist. Denn die Nordeuropäer liegen im weltweiten Vergleich bereits auf Rang 6, was die Roboterdichte im produzierenden Gewerbe betrifft. Dass KUKA bei der Realisierung des Projekts tatkräftig mit Know-how unterstützt hat, verwundert nicht. Schließlich liefert der Automatisierungsspezialist in Dänemark die meisten Roboter aus.
Be- und Entladen von Bauteilen
Meisterleistung der 3D-Wahrnehmung: KUKA, Roboception und QRS automatisieren Produktionslinie bei Danfoss. 

Objekterkennung von mehr als 100 Bauteilen

Insgesamt sechs KUKA Roboter übernehmen in der neuen Produktionslinie bei Danfoss Arbeitsschritte, die bislang manuell ausgeführt wurden. Sie bewegen Bauteile, die jeweils zwischen 5 und 20 Kilogramm wiegen. Die Automatisierung dieses Prozesses reduziert die körperliche schwere Arbeit für das Team, sodass die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mehr wertschöpfende Tätigkeiten übernehmen können. So bewegen die Roboterzellen bis zu 100 verschiedene Bauteile ohne manuellen Eingriff.
Objekterkennung von über 100 Bauteilen
Beim Hersteller von Mobilhydraulik, Danfoss in Dänemark, bewegen KUKA Roboter über 100 Bauteile.
„Darin bestand die große Herausforderung bei diesem Projekt“, erklärt Olav K. Sjørslev, Vertriebsleiter beim Integrationspartner QRS. „Die Bedingung bei Danfoss für die Roboterzellen war eine vollständig automatische Zuführung der Bauteile. Eine Aufgabe, die sich bei der Vielzahl der Variationen nur mit einem Kamerasystem lösen lässt.“ Die Alternative, nämlich die Rohteile penibel geordnet und ausgerichtet anzuliefern, war schlicht unwirtschaftlich. Stattdessen gelangen die Objekte in Standard-Rollboxen zur ersten Roboterstation, sortenrein pro Kiste zwar, aber mehr oder weniger wahllos übereinander gestapelt, lageweise getrennt durch Papierblätter.

Ideales Zusammenspiel aus Kamera, 3D-Stereosensor rc_visard und KUKA Robotern

„Unsere Erfahrungen mit Kamerasystemen waren bis zu diesem Zeitpunkt nicht besonders gut“, erinnert sich Sjørslev. „Wir haben in den vergangenen zehn Jahren verschiedene Systeme unter die Lupe genommen, aber keine einzige 3D-Vision-Lösung für gut befunden.“ Was auf einer Messe oder im Vorführraum eines Herstellers funktioniere, sei unter Realbedingungen oft nicht tragfähig, betont der Vertriebsleiter. Für die herausfordernde Objekterkennung kam QRS die seit gut 15 Jahren bestehende enge Partnerschaft mit KUKA zugute: Beim Thema Kamerasysteme und Objekterkennung vertraut KUKA auf den Partner Roboception aus München.
Vision-System mit Kamera Roboception
Maschinelles Sehen: Roboception bietet einen zuverlässigen 3D-Stereosensor und entwickelt zudem modulare Software.
Roboception bietet mit dem rc_visard nicht nur einen zuverlässigen 3D-Stereosensor an, sondern entwickelt zudem modulare Software-Komponenten, die für Anwendungen wie die des dänischen Unternehmens Danfoss optimal geeignet sind. „Mit unserer Software SilhouetteMatch erkennt der rc_visard die Bauteile anhand eines Templates, das entweder aus CAD-Daten oder aus Daten, die direkt mit dem Sensor erzeugt werden, erstellt wird“, erklärt Dr. Michael Suppa, Geschäftsführer von Roboception. Mittels eines standardisierten Webinterfaces und grafischer Benutzeroberfläche ist das Zusammenspiel mit KUKA Robotern sehr schnell und einfach zu bewerkstelligen.
KUKA Roboter Objekterkennung
Starkes Team: QRS, Roboception und KUKA liefern Danfoss in Dänemark die ideale Lösung zur 3D-Objekterkennung.

Maschinelles Sehen: Vom Objekt zu den passenden Greifpunkten

Im Falle von Danfoss heißt das: Der rc_visard erkennt zuverlässig die Position und Orientierung der flachen, ungeordneten Objekte auf der planen Papier-Oberfläche und liefert dem Roboter auch gleich die Greifpunkte. „Eine 2D-Lösung schied in diesem Projekt schnell aus“, erklärt Suppa. „Die Papier-Zwischenlagen sind nicht immer ganz eben oder auch ölig, bedingt durch die Bauteile.“ Bei Tests mit anderen Systemen hatte die Kamera teilweise Abdrücke als Werkstücke missinterpretiert. Die Roboception-Software hingegen erkennt exakt, welche Bauteile an die Roboterzelle angeliefert werden und übermittelt die passenden Greifpunkte für einen KR CYBERTECH von KUKA. Dieser entnimmt das Werkstück und führt es zunächst einem Markierungslaser zu. Anschließend gelangen die Bauteile über ein Fließband in eine weitere Zelle, wo ein KR QUANTEC automatisch damit die Schleifmaschine be- und entlädt. In den folgenden Zellen führen KR CYBERTECH die bearbeiteten Objekte einer „Waschanlage“ zu, sortieren sie in Behälter oder beladen eine weitere, kleine Schleifmaschine.

Austausch von Know-how unter den Beteiligten

Für die Beteiligten glich der Projektverlauf dem berühmten Sprung ins kalte Wasser. „Die Implementierung der Objekterkennung war für uns eine neue Erfahrung. Wenn wir so etwas wagen, suchen wir uns nur Partner aus, von denen wir absolut überzeugt sind und von denen wir sicher sind, dass sie uns langfristig unterstützen“, betont Olav Sjørslev von QRS. Über die Zusammenarbeit mit Roboception und KUKA hat er nur Positives zu berichten. „Für das Projekt sind alle Beteiligten bereitwillig in Vorleistung gegangen, was Know-how-Transfer und zeitlichen Aufwand anging.“ Der Aufwand hat sich in vielerlei Hinsicht gelohnt. So ist nicht nur der Auftraggeber zufrieden, die erfolgreiche Integration des Kamerasystems von Roboception sorgte auch für Folgeaufträge bei QRS.
Handling von Bauteilen bei Danfoss
Die Roboception-Software übermittelt die passenden Greifpunkte an diesen KR CYBERTECH.

Zukunftsweisende Lösungen für Kunde und Integrator

„Wir haben viele Erkenntnisse aus dem Auftrag gezogen, die uns bei der Umsetzung anderer Projekte helfen“, sagt Sjørslev. „Wie wirkt sich der Lichteinfluss aus, welche Störungen können auf der Linse auftreten, aus welcher Distanz können Teile noch erkannt werden? Darauf haben wir nun konkrete Antworten.“ Für Danfoss ist die Lösung von KUKA, Roboception und QRS ebenfalls erfreulich. Der Hydraulik-Experte beschleunigt und stabilisiert durch die Automatisierung nicht nur seine Produktionsprozesse, sondern sorgt gleichzeitig für mehr Arbeitssicherheit seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.
Roboterzelle bei Danfoss
Variable 3D-Vision-Lösung bei Danfoss: Sie lässt sich flexibel an andere Aufgaben anpassen.
Dazu kommt noch ein wichtiger Punkt: „Unsere Hardware kann unter Einbindung anderer Softwaremodule unterschiedlichste Aufgaben lösen“, sagt Dr. Michael Suppa von Roboception. „Danfoss verfügt nun also über eine variable 3D-Vision-Lösung, die sich bei Bedarf problemlos an andere Aufgaben anpassen lässt.“

Trotz der großen Herausforderung, mehr als 100 Bauteile automatisch zu erkennen, konnten wir die Aufgabe sehr zufriedenstellend lösen – und unserem Kunden die perfekte Lösung bieten.

Olav K. Sjørslev, Vertriebsleiter beim Integrationspartner QRS
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