Der Griff in die Kiste

Epson VT6 Roboter in einer Testanlage bei Huf Tools

Der Griff in die Kiste

Jonas Viehöver, Masterstudent für Maschinenbau an der Ruhr-Universität Bochum, konzeptioniert als Teil seiner Abschlussarbeit bei Huf Tools eine Roboterzelle, die unter Zuhilfenahme eines Epson VT6-L Roboters sowie eines Visionsystems in einem Schüttgutbehälter angelieferte Rohschlüssel für die Automobilbranche individualisieren und ausrichten soll. Als zulässige Taktzeit für die Bearbeitung von jeweils zwei Schlüsseln werden maximal 9,5 Sekunden gewährt.
Die Zuführung der Rohschlüssel geschieht von außen entweder über ein Rutschensystem oder durch den Austausch des entsprechenden Behälters innerhalb der Zelle. Ein an der Decke der Anlage installiertes Visionsystem erfasst die in dem Depot enthaltenen Rohschlüssel entsprechend ihrer Lage und Orientierung und wählt aus den sicher erkannten Formen (Sicherheit der Erkennung ist variabel, aktuell bei >= 95 Prozent) fünf greifbare Elemente aus. Kriterien für die Wahl sind dabei die jeweilige Höhenlage der Schlüssel, ihre Neigungen entlang der Nick- und Rollachse - wobei die Drehung um die Gierachse keine Rolle spielt -  sowie eine eventuell vorhandene Überlappung mit anderen Komponenten. Sollte kein Schlüssel innerhalb des vorgegebenen Sicherheitsintervalls erkannt werden, rüttelt die Anlage das Behältnis durch und startet den Auswahlprozess neu. Nach fünf Rüttelvorgängen mit jeweils erfolgloser Erkennung wird der gesamte Prozess mit einer Fehlermeldung gestoppt.


Um die Erkennbarkeit durch das Visionsystem, das mit vier Kameras sowie einer Projektionslampe als Lichtquelle arbeitet, zu erhöhen, werden die Schlüssel mit einem modulierten Licht angestrahlt. Dabei werden in rascher Folge vertikal und horizontal Streifenmuster mit jeweils unterschiedlichen Lichtintensitäten auf die Schlüssel projiziert. So wird eine dreidimensionale Darstellung der zu greifenden Komponenten, bzw. deren Objektkanten mit optimalem Kontrast aus den Bildmustern erzeugt, was die Grundvoraussetzung zum sicheren Greifen ist.


Der Epson VT6-L Roboter steuert sodann mit passender Armorientierung das ausgewählte Element an, nimmt mittels eines pneumatischen Greifers einen Schlüssel aus dem Behälter auf, und platziert diesen dann in einem Einzelträger. Die Zykluszeit wird dabei von der Erkennung des ersten Schlüssels bis zur Ablage des zweiten in die Halterung gemessen.
Durch diese Individualisierung und exakte Ausrichtung ist es möglich, die Schlüssel für den nächsten Schritt, in diesem Fall die Fräsung des individuellen Bartes,  von einem Standadard-Handling oder einem weiteren Scara-Roboter, an den nächsten Verarbeitungsschritt weiterleiten zu lassen.


Eine Herausforderung der Anlage besteht in einer exakten Erkennung der Komponenten innerhalb des Behälters sowie des sicheren „Griffs-in-die-Kiste“. Der Epson Roboter inklusive seiner Steuerung muss basierend auf dem gelieferten topologischen Bild schnell und präzise mit seinem Greifer die Schlüssel aufnehmen, ausrichten und ablegen. Dabei muss die Toleranz des Greifvorgangs groß genug sein, um etwaige Bewegungen durch zum Beispiel Verrutschen eines Schlüssels zu kompensieren. Somit spielt auch die gewählte Trajektorie der Roboterfahrt zu dem ausgewählten Schlüssel eine wichtige Rolle für ein zuverlässiges Greifen. Aufgrund der unbekannten und veränderlichen Gier-, Roll- und Nickwinkel der jeweiligen Komponenten sind eine Vielzahl Freiheitsgrade nötig, sodass diese Aufgabe nur von einem Sechsachsroboter zu bewältigen ist.Epson Roboter- und Automatisierungslösungen sind für diese Art Pick-and-Place Aufgaben besonders gut geeignet. Viehöver dazu: „Die Epson VT-Reihe besitzt eine eingebaute Steuerung, sodass es keine aufwändige Extraverkabelung gibt. Zusätzlich ist die Programmierumgebung der Epson Maschinen dank der gut strukturierten Oberfläche intuitiv zu beherrschen. Die Epson Programmiersprache bietet eine Vielzahl an Befehlen, mit denen auch komplexe Aufgaben leicht und zuverlässig verarbeitet werden. Die Trajektorieberechnung für die Roboter ist ebenfalls sehr präzise und zuverlässig. Störende Vibrationen, welche die Führung der Schlüssel erschweren würden, beispielsweise bei starken Beschleunigungen, sind praktisch ausgeschlossen. Das ausgezeichnete Preis-/Leistungsverhältnis der Maschinen erleichtert die Amortisation der Anlage und macht die Epson Roboter für diese Aufgaben zur ersten Wahl.“

Über die Huf Group und Huf Tools GmbH
Die in Velbert ansässige Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG (Huf) produziert mechanische und elektronische Schließsysteme, sowie Zugangs- und Berechtigungssysteme für die globale Automobilindustrie. Im Geschäftsjahr 2018 erzielte die Huf Group einen Umsatz von rund 1,2 Milliarden Euro und beschäftigte weltweit etwa 10.000 Mitarbeiter in 14 Ländern. Die Huf Tools GmbH ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Huf und ebenfalls als internationales Technologieunternehmen aufgestellt. Mit seinen rund 100 Mitarbeitern und Auszubildenden bietet Huf Tools Produkte und Dienstleistungen für die Bereiche Automation, Prüftechnik, Formenbau und Lasertechnik für interne und externe Kunden. Als Teil seines unter anderem von der IHK mehrfach ausgezeichneten Ausbildungskonzeptes bietet Huf Tools auch Plätze für Werksstudenten an und gewährt zudem Unterstützung bei studentischen Abschlussarbeiten.