Die Fertigungsbranche steht derzeit vor einer Reihe von Herausforderungen. Technologiewandel, drängende Umweltthemen und Globalisierung erfordern eine Reihe von Anpassungen wie die Investition in neue Technologien, Ressourcenschonung und die Optimierung und Absicherung von Lieferketten.

Ein Roboterarm lokalisiert und greift Teile mit Hilfe zweier IDS-Kameras und intelligenter Cambrian-Software. © Cambrian Robotics

Das zugehörige Kameramodul ist mit je zwei platzsparenden XCP-Industriekameras bestückt. "Die beiden IDS-Kameras liefern nach dem Stereovision-Prinzip Bilder der Objektszene aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln. Die Herausforderung besteht darin, die Position des zu greifenden Teils so genau wie möglich aus diesen Bildern zu bestimmen. Dies ist wiederum die Aufgabe der KI", sagt Satori. Die Kombination von Bildaufnahme, KI-Modellen und spezieller Bildverarbeitung ermöglicht es, Aufnahmepunkte und Positionen besonders präzise zu bestimmen. "Standard-CAD-Anwendungen für 3D-Bin-Picking verwenden dafür häufig strukturiertes Licht oder Sensoren, die etwas auf die Umgebung projizieren, eine Punktwolke erzeugen und dann versuchen, das Teil darin zu finden. Cambrian verwendet dafür statt einer 3D-Kamera lediglich zwei handelsübliche Industriekameras.

Hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit

Mit einer Genauigkeit von unter 1 mm ist Cambrian-Vision zudem exakter als andere Systeme. "Das System erkennt zuverlässig eine große Bandbreite von Teilen, einschließlich glänzender, reflektierender oder transparenter Komponenten, bei denen herkömmliche Bildverarbeitungssysteme oft an Grenzen stoßen. Dabei bleibt es robust gegenüber äußeren Lichtverhältnissen", beschreibt Satori die besonderen Anforderungen an die Kameras, die elementarer Bestandteil der Lösung sind. "Außerdem ist das System superschnell, da die Inferenzgeschwindigkeit weniger als 170 ms beträgt, während sie bei vergleichbaren Lösungen oft mehr als 1.000 ms dauert." Die schnelle Berechnungszeit ermöglicht Zykluszeiten von 2–3 s in einer Bin-Picking-Einstellung. "Dies stellt eine effiziente, präzise und genaue Ausführung in einem einzigen Durchgang sicher", unterstreicht Miika Satori. Das One-Shot-System ist damit derzeit eines der schnellsten AI-Bilderkennungssysteme auf dem Markt.

Eine leistungsstarke CPU steuert die KI-Modelle zur Teileerkennung und Kommunikation mit dem Roboter. © Cambrian Robotics

Ermöglicht wird dies nicht zuletzt durch die SuperSpeed USB-5-Gbps-Kameras, die in jeder Umgebung zuverlässig hochauflösende Daten für detaillierte Bildauswertungen liefern, explizit in Anwendungen mit geringem Umgebungslicht oder wechselnden Lichtverhältnissen. Aufgrund der BSI-Pixeltechnologie (Back Side Illumination) bietet der integrierte Sensor (1/2,5", 5,04 MPixel Rolling Shutter CMOS-Sensor Onsemi AR0521) eine stabile Low-Light-Performance sowie eine hohe Empfindlichkeit im NIR-Bereich, sodass die uEye XCPs in nahezu jeder Lichtsituation hochwertige Bilder bei geringem Pixelrauschen liefern. Mit ihrem baukleinen, leichten Vollgehäuse und verschraubbarem USB-Micro-B Connector ist die USB3 XCP für den Einsatz in Kombination mit Robotern und Cobots im Bereich der Automatisierung besonders geeignet.

Dank USB3 und Vision-Standard-Kompatibilität lassen sich die XCP-Kameras leicht in jedes Bildverarbeitungs- system integrieren und grundsätzlich mit jeder geeigneten Software verwenden. Die einfache Integration über das Standard-Interface ist für Miika Satori besonders vorteilhaft: "Je nach Kundenanforderung verwenden wir in unserem System andere IDS-Kameras. Die standardisierte Schnittstelle ermöglicht einen schnellen Einsatz unterschiedlichster uEye-Modelle." Durch ihre Kompatibilität mit gängigen Objektiven eignet sich eine Vielzahl an Kameras aus dem IDS-Portfolio für kundenspezifische Cambrian-Vision-Lösungen und tragen so zur hohen Produktionsleistung bei.

Ohne Robotertraining einsatzbereit

Ein weiterer Schlüssel zur Effizienz liegt in der unkomplizierten Integration von Cambrian Vision. Das intelligente 3D-Vision-System ist ohne reales Robotertraining sofort einsatzbereit. Unternehmen können also rasch von den Vorzügen der Automatisierung profitieren. Sie schonen Ressourcen und sparen Kosten, indem sie effizienter und wettbewerbsfähiger arbeiten, während sie gleichzeitig die Qualität ihrer Produkte und die Sicherheit ihrer Mitarbeiter verbessern.

"Der Einsatz von KI in der Robotik steht erst am Anfang und steckt noch in den Kinderschuhen", konstatiert Miika Satori. Durch den wachsenden Bedarf wird die Entwicklung im Bereich Bildverarbeitung mit KI weiter vorangetrieben, Kameras mit höheren Datenraten sowie schnelleren und größeren Sensoren werden auf den Markt kommen, ebenso wie weiter preisoptimierte Modelle mit verlässlichen Basisfunktionen. "Industriekameras werden immer kleiner und erschwinglicher. Dies wird noch mehr Anwendungen ermöglichen. Unser Wunsch ist es, Robotern Fähigkeiten auf dem gleichen Niveau wie Menschen zu verschaffen." Durch den Einsatz von KI-gestützten Robotern für alltägliche und sich wiederholende Aufgaben lassen sich menschliche Ressourcen auf kreativere, produktivere und wertvollere Aufgaben umlenken.