Die zweidimensional erfassende Industrial Vision Camera IVC-2D war für Elwitec aus verschiedenen Gründen die ideale Lösung. Sie bietet eine hohe Genauigkeit, lässt sich einfach integrieren und parametrieren, kommt im Betrieb ohne Rechner- oder PC-Unterstützung aus und stellt dem Roboter – ohne externe Umrechnung – per Ethernet bereits in der Kamera kalibrierte Pick-Koordinaten zur Verfügung.

PUR-Produkte mit Schutzhandschuhen

Der Endkunde, der die Pick & Place-Robotik mit integrierter Sick-Kameratechnik heute einsetzt, ist die Polypag AG in Altstätten. Das Unternehmen entwickelt und produziert Polyurethan-Produktsysteme (PUR) für professionelle Bau- sowie private Heimwerkeranwendungen. Aus beiden Bereichen sind sie nicht mehr wegzudenken, da sie leicht zu verarbeitende und kostengünstige Lösungen für das Füllen, Dichten, Dämmen und Kleben darstellen. Eingesetzt werden die PUR-Schäume direkt aus sogenannten Druckgaspackungen heraus für Arbeiten an Fassaden, Dächern, Türen, Fenstern und im Innenausbau. Ob als Schaum oder als ausgehärtetes Produkt – gesundheitliche Beeinträchtigungen der Anwender sind trotz millionenfacher Verwendung bislang nicht bekannt. Obwohl als Chemieprodukt ausgereift, sicher und unbedenklich in der Anwendung, führt das Inkrafttreten einer EU-Richtlinie über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen und ihre entsprechende Umsetzung in einer Schweizer Verordnung u.a. dazu, dass jeder mit PUR-Schaum befüllten Dose für die Öffentlichkeit ein paar Einweghandschuhe beizufügen sind. Sie sollen Rückstände an den Händen der Anwender vermeiden. „Um diese Verpackungsanforderung mit hoher Geschwindigkeit, zuverlässig und dokumentierbar zu erfüllen, beauftragte Polypag uns mit der Ausarbeitung einer automatisierten Lösung für die Handschuh-Bestückung der Ventilschutzkappen für die PUR-Druckgaspackungen", blickt Urs Thoma, Geschäftsführer der Elwitec AG in Wetzikon, zurück.

Aus dem Schüttgutbehälter in die Ventilschutzkappe

Umgesetzt haben die Elwitec-Ingenieure die Aufgabenstellung mit einer Komplettanlage, im wesentlichen bestehend aus zwei Förderbandsystemen, einem Deltaroboter zum gezielten Aufnehmen und Platzieren der in flache Päckchen verpackten Einweghandschuhe sowie einem Rundtakttisch, über den die Ventilschutzkappen zugeführt werden. Die Handschuh-Päckchen werden als Schüttgut in Behältern an der Maschine bereitgestellt. Über die Förderbänder erfolgt zunächst die Materialzuführung und weitestgehende Vereinzelung der Päckchen. „Der Roboter pickt sie mit einem Doppelsaugnapf-System auf und platziert sie jeweils in zwei entsprechend vorbereiteten Ventilschutzkappen auf dem Rundtakttisch", beschreibt Urs Thoma. Die Ventilschutzkappen mit den durch einen Leimpunkt fixierten Handschuh-Päckchen verlassen den Bestückungsroboter und werden anschließend wieder in den Karton verpackt. Der ganze Prozess erfolgt mit einer Geschwindigkeit von bis zu 120 Picks pro Minute. Damit der Roboter bei dieser hohen Geschwindigkeit die zufällig positionierten Päckchen gezielt vom Band aufnehmen kann, braucht er zur Sichtführung einen entsprechend schnellen und scharfen Blick. „Kameratechnik und Bedienoberflächen von Sick sind bei unseren Mitarbeitern bekannt. Zudem bewähren sich die Kameras in zahlreichen Kundenapplikationen", erklärt Urs Thoma die Entscheidung im Polypag-Projekt zugunsten der IVC-2D.

Präzise Lageerkennung und direkte Robotersichtführung

Die IVC-2D im robusten und kompakten Gehäuse ist eine zweidimensional erfassende Industrial Vision Camera mit Auflösungen von 640 x 480 bis 1024 x 768 Bildpunkten. Sie kombiniert aktuelle Bildverarbeitungstechnologie mit der flexiblen, leistungsfähigen und bedienfreundlichen Programmbibliothek IVC-Studio zur schnellen Applikationsentwicklung. Es stehen über 100 Software-Tools zur Verfügung, mit deren Hilfe die Kamera detailliert auf die jeweilige Aufgabenstellung und ihre Randbedingungen bei der Objekterkennung eingestellt werden kann. Eines dieser Tools ist der sogenannte Shape-Locator. Er erkennt die Päckchen innerhalb des definierten Suchfeldes auf dem Zuführband und kommuniziert die ermittelten x- und y-Koordinaten sowie die Drehlage via Fast-Ethernet-Anbindung an den Deltaroboter. „Die Koordinaten zur Robotersichtführung werden direkt in der Kamera in kalibrierte Umweltkoordinaten umgewandelt, sodass diese direkt und in Echtzeit für das Pick & Place verwendet werden können", stellt Urs Thoma einen wichtigen Vorteil der IVC-2D heraus. Neben der Ethernet-Schnittstelle bietet die IVC-2D kommunikationsseitig auch eine RS485-Schnittstelle sowie sechs frei programmierbare Ein- und Ausgänge.

Rechtzeitig zum Inkrafttreten der Richtlinie

Die EU-Richtlinie, die die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen regelt, ist zum 1. Dezember 2010 in Kraft getreten. Rechtzeitig wurde die automatische Bestückungsanlage von Elwitec an Polypag übergeben und in Betrieb genommen. Die Installation und Integration der Anlage wie auch das Feintuning der IVC-2D-Bildverarbeitungslösung vor Ort gingen gut vonstatten", bestätigt Urs Thoma. Mit hoher Verfügbarkeit werden seitdem ca. 80 % der Ventilschutzkappen vollautomatisch mit Einweghandschuhen bestückt und dieser Prozess auch vollständig dokumentiert.

DER AUTOR Dipl.-Ing. Pascal Vespasiano ist Produktmanager bei der Sick Schweiz AG in Stans/CH ( www.sick.com )