SCARA-Robotik und Formerkennung: Vereinfachung der Erkennung komplexer Silhouetten mittels LED-Hintergrundbeleuchtung.

SCARA-Silhouettenerkennung mit LED-Hintergrundbeleuchtung

• Kontrastreiche Silhouetten erleichtern die Erkennung von Formen und die Orientierungsfindung.
• Der Oberflächenzustand spielt keine Rolle mehr: Ölige, polierte oder matte Teile sehen identisch aus.
• Scharfe, kollimierte Kanten beseitigen den „Kantenauslauf“, der die Ecken unscharf erscheinen lässt.
• Schlanke, robuste Gehäusekörper eignen sich für kompakte, vibrationsanfällige Roboterarbeitszellen.
• Dies gilt für die Produktfamilien Roder Vision DL8, DL6 und DL5.

SCARA-Roboter sind die Arbeitspferde am Fließband. Sie werden wegen ihrer Geschwindigkeit und ihrer horizontalen Reichweite geschätzt. Ein SCARA-Roboter ist jedoch nur so gut wie sein Bildverarbeitungssystem. Darüber hinaus besteht die größte Herausforderung selten darin, das Bauteil zu erkennen. Vielmehr geht es darum, die exakte Ausrichtung inmitten von Reflexionen zu ermitteln. Bei Metallbauteilen erzeugt von oben einfallendes Licht Hotspots, die den Sensor blenden. Infolgedessen kommt es zu Fehlausrichtungen bei der Aufnahme, und die Anlage wird gestoppt.

Daher greifen viele Systemintegratoren auf die Silhouetterkennung mit Hintergrundbeleuchtung zurück. Durch die Anbringung einer RODER-Hintergrundbeleuchtung unter einer lichtdurchlässigen Arbeitsfläche erfasst das System nicht mehr die Oberfläche, sondern die Geometrie des Bauteils. Dadurch wird ein komplexes, reflektierendes Objekt zu einem scharfen Schwarz-Weiß-Bild. Das Visionssystem berechnet daraufhin die Koordinaten innerhalb von Millisekunden. Diese Vereinfachung ist der Schlüssel zu schnellen Zykluszeiten.

Warum die Silhouettenerkennung der Standard für SCARA ist

Jeder Kommissionierzyklus erfordert zwei Angaben. Erstens benötigt das System die Position des Teils auf der X- und Y-Achse. Zweitens benötigt es den Drehwinkel auf der R-Achse. Die Frontbeleuchtung erzeugt jedoch Schatten und Oberflächenstrukturen. Infolgedessen können Algorithmen zur Kantenerkennung verwirrt werden.

Die Hintergrundbeleuchtung beseitigt diese Unwägbarkeiten vollständig. Da das Bauteil als geschlossene Form vor einem hellen Hintergrund erscheint, ist der Kontrast maximal. Daher kann die Software den Schwerpunkt und die Ausrichtung problemlos ermitteln. Infolgedessen erzielen schnelle SCARA-Bewegungen dennoch eine hohe Erfolgsquote bei der Entnahme.

Dieser Ansatz eignet sich für viele SCARA-Anwendungen. So werden beispielsweise bearbeitete Zahnräder, Metallpressteile und Steckverbinder vor der Montage positioniert. Darüber hinaus werden an derselben Station kleine Befestigungselemente und Formteile gehandhabt. Somit deckt eine einzige Hintergrundbeleuchtung ohne Umrüstungen ein breites Produktspektrum ab.

Die Herausforderung des Randausblutens meistern

Bei minderwertigen Hintergrundbeleuchtungen tritt ein Randüberlauf auf. Dabei breitet sich das Licht um die Ecken des Bauteils herum aus. Infolgedessen erscheint das Objekt für die Kamera kleiner oder unscharf. Für die Präzisionsmontage stellt dies ein ernstes Problem dar.

RODER-Panels verfügen über eine hochdichte LED-Matrix und spezielle Diffusoren. Dadurch bleiben die ausgestrahlten Lichtstrahlen so parallel wie möglich. Infolgedessen erhält die Silhouette eine scharfe, klar definierte Kontur. In der Praxis kann das Visionssystem so jeden Zahn und jede Kerbe an einem Zahnrad oder einem Stanzteil erkennen. Diese Klarheit ist entscheidend, wenn der Roboter ein Bauteil in einen engen Gehäusekörper einsetzt.

Handhabung reflektierender und öliger Oberflächen

Viele Automobil- und Elektronikbauteile sind ölig oder hochglanzpoliert. Leider verwandelt das Frontlicht diese Oberflächen in Spiegel. Infolgedessen kann die Reflexion die tatsächlichen Ränder des Bauteils verdecken.

Bei einer Silhouetten-Strategie spielt der Oberflächenzustand keine Rolle mehr. Unabhängig davon, ob das Bauteil matt, verchromt oder ölbeschichtet ist, bleibt die Silhouette identisch. Daher können Hersteller verschiedene Chargen auf derselben Produktionslinie verarbeiten. Zudem entfällt die Notwendigkeit, die Beleuchtung oder die Bildverarbeitungssoftware zwischen den einzelnen Produkten neu zu kalibrieren.

Kompakte Integration für agile Arbeitszellen

SCARA-Roboter werden häufig in kompakten Zellen eingesetzt, in denen der Platz begrenzt ist. Glücklicherweise lassen sich schlanke Module für die Hintergrundbeleuchtung unter den Schienen oder in der Grundplatte verstauen. Daher benötigen sie keine sperrigen externen Befestigungselemente.

Darüber hinaus widersteht ein Gehäusekörper in Industriequalität starken Vibrationen und elektromagnetischen Störungen. Da Roboterzellen hohe Anforderungen stellen, ist diese Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung. Daher eignen sich die RODER-Beleuchtungseinheiten für OEMs, die agile, bildverarbeitungsgestützte Montagesysteme entwickeln. Durch die Standardisierung auf eine einzige Familie von Hintergrundbeleuchtungen bleibt die Beleuchtung ebenso flexibel wie der Roboter.

Geschwindigkeit, Stroboskop und Durchsatz

Die Geschwindigkeit ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit einer SCARA-Zelle. Da sich der Arm im Millisekundenbereich bewegt, muss das Bild sofort bereitstehen. Daher ermöglicht eine helle Hintergrundbeleuchtung sehr kurze Belichtungszeiten. Auf diese Weise hält die Kamera die Bewegung ohne Unschärfe fest.

Zudem erhöht der Stroboskopbetrieb die Helligkeit für einen kurzen Augenblick. Dadurch verbessert sich der Kontrast, während die Wärmeentwicklung gering bleibt. Darüber hinaus sorgt ein stabiler Treiber dafür, dass jeder Blitz identisch ausfällt. Somit sieht die Silhouette beim ersten wie auch beim millionsten Mal gleich aus.

RODER Vision-Produkte für diese Anwendung.

Die SCARA-Silhouettenerkennung basiert auf gleichmäßigen Modulen für die Hintergrundbeleuchtung mit hoher Leuchtdichte. Daher sind die drei unten aufgeführten Serien die empfohlenen Modelle. Jedes dieser Modelle verfügt über eine stabile Stromregelung und einen robusten Gehäusekörper aus der Industrie.

DL8-Serie – OEM-Panels mit sehr hoher Dichte

Modulares OEM-Panel mit sehr hoher Pixeldichte und MCCD©- sowie HTTM©-Technologie. Dadurch liefert es die gleichmäßige, kollimierte Hintergrundbeleuchtung, die für scharfe Silhouetten erforderlich ist.

DL6-Serie – LED-Panels mit hoher Pixeldichte

Modulares LED-Matrix-Panel mit Hochintensitäts-LEDs, ausgestattet mit einem MCCD©-Treiber und HTTM©-Technologie. Dadurch sorgt es für eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung auf mittleren und großen Arbeitsflächen.

DL5-Serie – Modulare Hochleistungs-Paneele

Modulares Hochfluss-Panel aus 100-mm-Kacheln, skalierbar auf große Formate. Darüber hinaus eignen sich die MCCD©-Stabilisierung und die austauschbaren Linsen für breite Silhouettenfelder.

Für den Impulsbetrieb oder spezielle Montageanforderungen bietet der Katalog zudem LED-Treiber und -Steuerungen sowie Kabel und Befestigungssysteme an. Über die Katalogoptionen hinaus bietet RODER Vision technische Unterstützung bei der OEM-Integration. In der Praxis verwandelt eine einheitliche, scharf abgegrenzte Hintergrundbeleuchtung jede SCARA-Zelle in einen schnellen, zuverlässigen Greifer. Wählen Sie daher die Panelgröße, die zu Ihrer Arbeitsfläche passt, und standardisieren Sie diese anschließend in der gesamten Produktionslinie. Dadurch erhält die SCARA-Zelle konsistente Silhouetten, schnellere Zyklen und geringere Fehlgreifraten.

Häufig gestellte Fragen

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