Bildverarbeitung im Einsatz -  Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

Industrielle Bildverarbeitung

in der Praxis

Kundenreferenzen und Anwendungsbeispiele

Bildverarbeitung sorgt für Ordnung im neuen Hochregallager

September 2017

Bis zu 14.000 Teile lagert die zur Brückner-Gruppe gehörende Kiefel GmbH in ihrem neuen Hochregal-System am Standort Freilassing auf rund 1400 m² Lagerfläche mit einer Grundfläche von 120 m². Bildverarbeitungskomponenten von STEMMER IMAGING und das Know-how des Integrators phil-vision sorgen dafür, dass der Überblick nicht verloren geht.

“Wir wollten mehr Lagerfläche auf weniger Grundfläche als bisher realisieren und unser Lager dabei komfortabler gestalten” , beschreibt Robert Hammer, Leiter Logistik der Kiefel GmbH in Freilassing, die wesentlichen Ziele für den Wechsel zu einem Hochregalsystem, das im Frühjahr 2017 in Betrieb genommen wurde. Im Stammwerk des Unternehmens sorgen seitdem zwölf Kardex-Hochregaltürme für genügend Fläche, um die bis zu 14.000 Teile sauber abzulegen.

Zu den Herausforderungen für die Auslegung der Anlage zählte laut Hammer zum einen, dass die Art und Größe der eingelagerten Teile stark variieren kann und der Vielfalt der einzulagernden Waren praktisch keine Grenzen gesetzt sind: „Das kann vom Aufkleber über kleine Schalter und andere Kleinteile bis hin zu Werkzeugen, Motoren und Schüttgut nahezu alles sein“, erläutert der Logistikleiter.

Beim Einlagern spielt neben der Größe jedoch auch das Gewicht der eingelagerten Teile eine Rolle, denn jedes der bis zu 48 Lager-Tablare pro Turm darf maximal mit einer Zuladung von 850 kg belastet werden. „Aus diesem Grund reicht es nicht, ein Tablar mit einer ausreichend großen Fläche zu finden, wenn neue Teile eingelagert werden sollen. Das bereits eingelagerte Gewicht jedes Tablars muss als Information ebenfalls vorliegen, um beurteilen zu können, ob ein ausgewählter Lagerplatz für die hinzukommenden Teile geeignet ist oder nicht. Nur wenn die Fläche ausreicht und die Gesamtlast pro Tablar das jeweilige Maximum von bis zu 850 kg nicht überschreitet, kann der Mitarbeiter die neuen Teile einlagern.“

Größe und Gewicht müssen passen

Die aktuelle Gewichtsinformation jedes Tablars errechnet das System des Hochregalherstellers Kardex über den Strombedarf der Motoren, welche die ein- oder ausfahrenden Tablare bewegen. Die Differenz zwischen der maximalen und der aktuellen Zuladung ergibt das Maximalgewicht, das ein neues Teil beim Einlagern höchstens auf die Waage bringen darf. Dem Bediener werden die aktuell eingelagerten Gewichte zur einfacheren Handhabung in drei Ampelfarben angezeigt, deren Bereiche er selbst festlegen kann. Das Gewicht eines neu einzulagernden Teils schätzt der Bediener ab und entscheidet dann, auf welchem Tablar er es ablegen möchte.

„Ein Standardsystem, mit dem zudem die freien Flächen erkannt werden können, gibt es auf dem Markt nicht“, erläutert Hammer. „An dieser Stelle haben wir zusammen mit Gregor Philipiak und seiner Firma phil-vision ein Bildverarbeitungssystem entwickelt, mit dessen Hilfe wir nun auch die freien Flächen auf den Tablaren identifizieren können.“

Stets aktuelle Bilder

VIS.tray lautet der Name des entstandenen Systems, das auf Standard-Bildverarbeitungskomponenten von STEMMER IMAGING aufbaut. Philipiak hat bei dieser Entwicklung eng mit Kardex zusammengearbeitet, um die optischen Systeme optimal in die Hochregaltürme zu integrieren.

Mit dem VIS.tray-System werden beim Einlagerungsvorgang eines Tablars Bilder des aktuellen Beladungszustandes erfasst und das Beladungsgewicht über die Steuerung des Hochregals erfragt. Diese Bilder sowie die Information über die Zuladung werden jeweils in der Datenbank abgelegt, so dass die Lagerarbeiter sehr einfach über das Scrollen der Bilder entscheiden können, auf welchem Tablar genügend Platz für die Einlagerung neuer Teile vorhanden ist.

Liegt die Summe des bereits eingelagerten Gewichts und der neu hinzukommenden Teile dann noch unterhalb der maximal zulässigen Zuladung, so kann der Mitarbeiter das ausgewählte Tray über den angeschlossenen Touchpanel-PC sehr einfach mit einem Click an die Ein- und Ausgabestation anfordern und dann die neuen Teile einlagern. Kurz bevor das Tablar mit der neuen Ware wieder in das Hochregal einfährt, wird ein neues Bild aufgenommen und in der Datenbank durch Überschreiben des vorherigen Bildes gespeichert. Auf diese Weise bleiben alle Bilder immer auf dem aktuellen Stand.

Standardkomponenten zur Bildaufnahme

Die Wahl der geeigneten Bildverarbeitungskomponenten für die Integration an den Ausgabestationen der Kardex-Türme war nicht trivial, da zum einen die gesamte Breite der Trays von rund 300 x 80 cm erfasst werden musste, zum anderen der Platz für die Anbringung der Kameras begrenzt und zudem der Abstand zu den Objekten nur relativ gering war. „Wir hatten zuerst die Idee, eine Kamera pro Turm an einer verfahrbaren Achse zu befestigen, doch das wäre mechanisch zu aufwändig geworden und hätte zudem bei der Bildaufnahme deutlich mehr Zeit beansprucht“, erinnert sich phil-vision-Gründer Philipiak.

Als Alternative wurde daher ein System aus zwei Farbkameras realisiert, die mit Fischauge-Objektiven ausgestattet sind. Die damit aufgenommenen Bilder sind aufgrund der Objektive verzerrt. Philipiak entwickelte dafür einen Algorithmus, über den die beiden Bilder zunächst entzerrt und dann zusammengesetzt werden. „Diese gestitchten Bilder zeigen dann unverzerrt und in Farbe die gesamte Ablagefläche des jeweiligen Tablars und werden im System abgelegt“, beschreibt Philipiak den weiteren Ablauf.

Bei der Auswahl der Bildverarbeitungskomponenten vertraute er als langjähriger ehemaliger Mitarbeiter von STEMMER IMAGING auf die Produkte seines früheren Arbeitgebers, der ihm durch Leihungen einiger Produkte für die ersten Tests entgegenkam. „Diesen Service bietet STEMMER IMAGING einigen seiner Kunden an“, unterstreicht Vertriebsingenieur Christian Berg. „Dieses Angebot wird auch sehr häufig genutzt und hat für unsere Kunden den immensen Vorteil, dass sie ihre Bildverarbeitungssysteme vor dem Einbau in Anlagen oder Maschinen auf Herz und Nieren untersuchen und somit sicherstellen können, dass die gewählte Zusammenstellung die Aufgabe auch wirklich zu 100 Prozent erfüllt.“

Die bei Kiefel am Ende installierten Systeme enthalten pro Turm zwei GigE Vision-Kameras vom Typ Genie Nano von Teledyne DALSA mit je einem Fischauge-Objektiv von Goyo, die über GigE Vision an den Embedded-Multitouch-PC von Vecow des jeweiligen Hochregal-Turms angeschlossen wurden. Eine eigene Beleuchtung war für diese Anwendung nicht erforderlich: Hier reichte das Licht der integrierten LED-Lampen des Kardex-Turms völlig aus, um Bilder in der benötigten Qualität aufzunehmen.

 
Diese Kamera bietet die erforderliche Auflösung von 1280 x 1024 Pixel und die nötige Geschwindigkeit, um die Bilder innerhalb der 50 Millisekunden aufzunehmen, die zwischen dem Signal zum Einfahren eines Tablars und dem tatsächlichen mechanischen Vorgang lagen. Zudem war sie aufgrund ihrer kompakten Bauform gut über der Ein- und Ausgabestation der Tablare installierbar und preislich sehr attraktiv.
So erklärt Gregor Philipiak die Entscheidung für die Genie Nano

Die Objektive mit der geringen Brennweite wurden aufgrund des geringen Arbeitsabstandes gewählt, und die Embedded-PCs erfüllten mit ihrer Leistung und den vorhandenen Schnittstellen alle Bedürfnisse dieser Anwendung. Für den Software-Part zum Entzerren und Stitchen der beiden Teilbilder setzte Philipiak auf die Bildverarbeitungsbibliothek Common Vision Blox von STEMMER IMAGING.

Bedienoberfläche nach Kundenwunsch

Als aufwändig stellte sich während der Installation die Ansteuerung zwischen Hochregal und Bildaufnahmesystem dar. Hier war eine enge Zusammenarbeit zwischen phil-vision und Kardex erforderlich, um das System allen Wünschen von Kiefel entsprechend zu realisieren.

Den Feinschliff bezüglich der Bedienung der Anlage übernahm Philipiak durch die Erstellung einer spezifischen Benutzeroberfläche, die Kiefel-Logistikleiter Hammer erdacht hat: „Die übersichtliche Darstellung der Platz- und Gewichtsverhältnisse auf den Tablaren trägt stark dazu bei, dass freie Lagerplätze für neu einzulagernde Teile sehr schnell gefunden werden. Das spart meinen Kollegen viel Zeit und hat sicher dabei geholfen, dass das neue Lagersystem sehr schnell von allen Beteiligten akzeptiert wurde.“

Als weiteren Pluspunkt des neuen Systems nennt Hammer die Tatsache, dass das Bildverarbeitungssystem bei einer eventuellen Fehlbedienung den Mitarbeitern eine sehr schnelle Lösung des Problems bietet. Wird ein Teil versehentlich eingelagert, ohne vorher gescannt zu werden, ist ein Wiederfinden dieses Teils problemlos und zeitsparend möglich: Statt alle Tablare einzeln zur Ausgabestation fahren zu lassen reicht es nun, die aktuellen Bilder aller 48 Tablare pro Turm am Monitor nach dem vermissten Teil durchzusehen.

Europaweit im Einsatz

Neben den zwölf Hochregal-Systemen in Freilassing hat Philipiak inzwischen zwei weitere in Tschechien und in der Slowakei für Tochterunternehmen von Kiefel in Betrieb genommen. Aufgrund des erfolgreichen Einsatzes sind darüber hinaus bereits weitere Applikationen in Österreich, der Schweiz und in den Niederlanden geplant.

Die Kiefel GmbH entwickelt und produziert hochwertige Maschinen für die Verarbeitung von Kunsstofffolien. Zu seinen Kunden zählen namhafte Hersteller aus der Automobil-, Medizintechnik-, Kühlschrank- und Verpackungsindustrie. Die Kiefel GmbH ist mit rund 500 Mitarbeitern am Stammsitz Freilassing ein Mitglied der Brückner-Gruppe, Siegsdorf, einem weltweit tätigen Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus für die Kunststoff- und Verpackungsindustrie mit rund 2.300 Mitarbeitern.

Die phil-vision GmbH hat sich auf die Planung und Integration anspruchsvoller Bildverarbeitungslösungen in einer Vielzahl von Industriezweigen spezialisiert.

STEMMER IMAGING

Puchheim, Germany

STEMMER IMAGING ist seit 1987 in der industriellen Bildverarbeitung tätig und mittlerweile Europas größter Technologie-Anbieter in diesem Bereich.

Teledyne DALSA

Waterloo, Canada

Teledyne DALSA ist eines der größten Unternehmen in der Bildverarbeitungsindustrie.

CVB Image Manager
  • Plattform für die Entwicklung von Anwendungen der Bildverarbeitung in Industrie und Wissenschaft
  • Offene Programmierumgebung
  • Einfache Bedienung Flexibilität und High Performance
Teledyne DALSA Genie Nano – Flexibilität und Leistungsstärke im Kleinstformat
  • Robuste Flächenkamera mit CMOS-Sensor
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