ZFPick and place

ZF, ein globales Technologieunternehmen aus Deutschland, setzt die KI-Vision-Software MIRAI ein, um eine anspruchsvolle Pick-and-Place-Aufgabe zu automatisieren.

Herausforderung

ZF wollte die Entnahme von Metallringen aus einer Kiste und deren Ablage auf einem Förderband automatisieren. Aufgrund der unterschiedlichen Position und des unterschiedlichen Aussehens der Ringe war die Automatisierung dieser Aufgabe mit herkömmlichen Lösungen unzuverlässig.

Resultat

ZF arbeitete mit micropsi industries zusammen, um einen MIRAI-gesteuerten Roboter für diese Aufgabe zu trainieren, der heute Varianzen in Position, Aussehen und Beleuchtung überwindet. Das MIRAI-System bewältigt die Aufgabe wesentlich schneller und zuverlässiger als herkömmliche Lösungen.

An seinem Hauptsitz in Friedrichshafen wollte ZF, ein weltweit tätiger Automobil- und Industriezulieferer, die Werkstückzufuhr einer großvolumigen Frässtation, in der Zahnräder produziert werden, automatisieren. Im Werkprozess werden Metallringe einer Kiste entnommen und auf ein Förderband gelegt, um später in die Produktion der Zahnräder einzufließen. Die Metallringe sind die Rohteile, die in den nachfolgenden Fertigungsschritten zu Zahnrädern werden. Der Pick-and-Place-Task stellte ZF vor mehrere Herausforderungen:

Während des Transports verschieben sich die einzelnen Ringe in der Kiste, wodurch deren Positionen zufällig und damit unvorhersehbar werden.
Die Platzierung der Kiste, sobald sie geliefert wurde und dem Roboter zugewandt ist, kann in alle Richtungen um 20 bis 30 mm variieren.
Ebenso kann die Form der Kiste variieren, z.B. sind die Seitenwände nicht immer gerade. Sie können mit einer Abweichung von 20–30 mm nach innen eingedrückt sein.
Im Frühjahr und Herbst fällt direktes Sonnenlicht auf den Arbeitsbereich. Obwohl die Innenwände der Kisten mit Kartonpapier lichtgeschützt bedeckt sind, ist ein Drittel der Ringe immer noch dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt.
Luftpolsterfolie auf der Innenseite der Kiste bedeckt teilweise die Ringe.
Die Oberfläche der Ringe kann Öl und Rost aufweisen. Dies kann aus Sicht des Roboters zu Abweichungen in ihrer visuellen Wahrnehmung führen.

Die unterschiedlichen Prozessvarianzen machten eine Automatisierung mit Standardlösungen unwirtschaftlich.

Zuverlässige Automatisierung

ZF arbeitete mit micropsi industries zusammen, um einen MIRAI-gesteuerten Roboter für diese Aufgabe zu trainieren. Heute übernimmt ein Roboter von Universal Robots die Pick-and-Place-Anwendung und überwindet dank MIRAI die Varianz in der Position der Kiste und der Ringe sowie das unterschiedliche Aussehen der Ringe. Selbst wechselnde Lichtverhältnisse beeinträchtigen nicht die Leistung des Systems.

Während des Prozesses werden die Metallringe in den Kisten flach und eng aneinander gelagert angeliefert. Mit seiner eigenen Steuerung wurde der UR- Roboter so programmiert, dass er sich über einzelne Ringe in der Kiste in Position bringt. Sobald sich der Roboter über einem Ring befindet, übernimmt das MIRAI-System die Kontrolle: Es bewegt den Roboter zum nächsten Ring und bringt den Greifer in die Greifposition. Nachdem diese Position erreicht ist, übernimmt die Steuerung des Roboters wieder, nimmt den Ring auf und bewegt ihn zum Ablegen auf das Förderband. Es dauerte nur vier Tage, um den MIRAI-gesteuerten Roboter für seinen Teil des Lösungsprozesses zu trainieren. Die MIRAI-Software erledigt die Aufgaben wesentlich schneller und zuverlässiger als herkömmliche Lösungen.