Die Augen der Roboter

Auch die Gebäckindustrie interessierte sich für die robotergestützten Schubert-Anlagen. Typischerweise übernehmen hier Transportbänder mit einer Breite von bis zu 2 m den Transport der Produkte. Bei dieser Bandbreite lassen sich Flächenkameras allerdings nicht mehr sinnvoll einsetzen. Ferner müssen die Verpackungslösungen staulos arbeiten und für eine kontinuierliche Produktzufuhr ausgelegt sein. Diese Anforderungen beantwortete Schubert zum einen mit dem Einsatz von Zeilenkameras und zum anderen mit der Entwicklung des Gegenlaufprinzips, bei dem der Produktfluss nicht unterbrochen wird. Unmittelbar nach den Kühltunneln positioniert, verpacken die Roboter schritthaltend mit der Produktion die frisch gebackenen Kekse.

Kameras haben Nachteile: Sie müssen in einem bestimmten Abstand vom Band installiert werden, damit die alles im Blick haben. Zudem ist ihre Justierung und Kalibrierung aufwendig. Vor diesem Hintergrund entstand die Idee für einen Liniensensor, der die gesamte Breite des Transportbands Punkt für Punkt, an Ort und Stelle abtastet, während die Produkte an ihm vorbeitransportiert werden. Gemeinsam mit der Opdix GmbH aus Geretsried verwirklichte Schubert 1996 diese Idee. Das Ergebnis war ein leistungsstarker Durchlichtscanner der pro Minute tausende Produkte erfassen kann, die auf Bändern mit einer Breite von bis zu 2 m an ihm vorbeigefahren werden. Weiterer Vorteil: Die Durchlichtscanner sind deutlich robuster und schneller einzurichten als herkömmliche Kamerasysteme. Sie arbeiten auf Basis von Kontaktsensoren, die eine Ebene erfassen. Die Durchlichtscanner erkennen Produktumrisse und alle hiervon ableitbaren Parameter wie Fläche, Schwerpunkt, Form usw.

Ergebnis des nächsten Entwicklungsschritts waren die Auflichtscanner. Sie liefern zusätzlich Informationen über die Produktoberfläche. Mit ihnen können zum Beispiel die Farbe, Beschaffenheit, das Relief, die Textur oder auch die Merkmale auf der Produktverpackung erfasst werden. Bei den Auflicht-scannern werden Zeilensensoren zu Modulen zusammengefasst und diese derart aneinander gereiht, dass sie kontinuierlich einen Produktfluss quer zur Produktlaufrichtung abscannen können. Ausgestattet sind die Sensoren mit einer telezentrischen Optik. Letztere bereitete auch den Weg für die Entwicklung von Farbauflichtscannern mit integrierter LED-Beleuchtung.

Auf der Interpack 2014 hat Schubert den 3-D-Scanner vorgestellt. Das Visionsystem der Top-Loading-Maschinen des Unternehmens kann mit den Informationen dieser Scanner, die auch das Höhenprofil der Produkte erfassen, ihr Volumen und – bei gleichmäßiger Produktdichte – auch ihr Gewicht ermitteln. Beide Parameter dienen als Grundlage für einen effizienten Gruppiervorgang. So können die Roboter einzelne Produktformationen so vervollständigen, dass sie innerhalb eines definierten Gewichtsbereichs liegen. Auf diese Weise lassen sich bis zu 3 % Rohstoff einsparen, die bisher verwendet werden müssen, um die gesetzlichen Vorschriften zu erfüllen.

Auch für die Stapelhöhe bzw. Stapellänge bei Hochkantablage in Schachteln ist ein Soll-Ist-Abgleich möglich, weil nach jedem Ablagevorgang die aktuell erreichte Höhe bzw. Länge erfasst wird. Ferner lassen sich mit dem 3-D-Scanner Oberflächendefekte detektieren sowie die Vollständigkeit der Produkte kontrollieren. Ein weiterer Anwendungsbereich der 3-D-Scanner ist die Priorisierung der Produktaufnahme. Mit ihrer Hilfe kann das Visionsystem der Verpackungsmaschinen feststellen, wo sich überlappende Produkte befinden. Die ersten Roboter einer Pickerlinie nehmen bevorzugt die obenliegenden Produkte auf. Somit können Produkte, die sich teilweise überlappen, verarbeitet werden. Im Ergebnis steigt die Effizienz des Pick-and-Place-Prozesses bei niedrigerem Ausschuss.

Weitere Pluspunkte der 3-D-Scanner: Sie tolerieren bis zu einem gewissen Grenzwert Bandverschmutzungen und arbeiten auch in kontrastarmen Umgebungen störungsfrei.

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