Intelligente Lagerautomatisierung zur sicheren Unterscheidung von 2500 Tray-Varianten
Die Matrium GmbH ist ein führender Fullservice-Dienstleister in den Bereichen Logistik, Einkauf und Zoll. Mit Hilfe von STEMMER IMAGING hat das Unternehmen für einen Kunden der Elektronikindustrie ein automatisiertes Logistik-System zur Sortierung von JEDEC-Trays entwickelt. Bis zu 2.500 unterschiedliche Tray-Varianten werden durch den Einsatz moderner Bildverarbeitung zuverlässig identifiziert und dann von einem Roboter vollautomatisiert in die für das jeweilige Tray vorgesehenen Fächer abgelegt.
Die Aufgabe
Entwicklung eines Inspektionssystems zur zuverlässigen Unterscheidung verschiedener Varianten von JEDEC-Trays, in denen elektronische Bauelemente transportiert werden können.
Die Herausforderung
Die Transportbehälter für elektronische Bauelemente weisen bis zu 2.500 unterschiedliche Geometrien auf.
Zudem sind die Trays mit sehr kleinen und verschiedenen Schriftarten gekennzeichnet und erzeugen je nach Materialzusammensetzung unterschiedliche Reflexionen.
Die Lösung
Das von STEMMER IMAGING entwickelte Bildverarbeitungssystem gewährleistet mit drei Hochleistungs-Kameras eine zuverlässige Erfassung der Trays und stellt über die ersten Bilder sicher, dass die Helligkeitsregelung für die endgültige Inspektion optimal auf die jeweilige Farbe und Materialzusammensetzung der Trays abgestimmt ist.
Durch den Einsatz des Bildverarbeitungs-Tools CVB Polimago von STEMMER IMAGING wird zudem das zuverlässige Anlernen von Mustern mit minimalem Zeitaufwand ermöglicht.
Zuverlässiges Unterscheiden von über 2.500 gleich großen Tray-Varianten
Matrium übernimmt schon seit Jahren als Dienstleister die Tray-Sortierung für einen weltweit führenden Distributor elektronischer Komponenten. Nach der Auslieferung der Komponenten müssen die Trays zuverlässig nach Typen sortiert werden, bevor sie an den Hersteller zurück gehen.
Diese Sortierung wurde zuvor manuell vorgenommen, was angesichts von mehr als 2.500 Tray- Varianten einen enormen Zeitaufwand bedeutete. Aber auch für die automatisierte Bildverarbeitung waren die Anforderungen hoch. Denn alle Trays verfügen über die gleiche Grundfläche und weisen nur minimale Unterschiede bezüglich Form, Material und Dicke auf. Außerdem ist der Schriftzug zur Kennzeichnung der Trays nur leicht erhaben und bis zu 1,8 mm klein. Erschwerend hinzu kommt die uneinheitliche Materialzusammensetzung, Farbe und Mattigkeit der einzelnen Trays, die für unterschiedliche Reflexionen bei der Bildaufnahme sorgen.
„Die Hersteller möchten diese Trays nach Typen sortiert zurückbekommen, und diese Aufgabe ist angesichts der rund 2500 existierenden Varianten mit zum Teil nur minimalen Unterschieden bezüglich Form, Material und Dicke nicht einfach zu lösen. Die Trays verfügen an den Kanten der Oberseite und optional an einer Seite über erhöhte Kennzeichnungen, auf denen der genaue Typ kodiert ist. Das kann man sich vorstellen wie bei Autoreifen, allerdings ist die Kennzeichnung bei unseren Trays bis zu 1,8 mm klein.“
Martin Eikel, IT-Manager bei Matrium
Die maßgeschneiderte Lösung: Eine automatisierte Intralogistiklösung mit modernster Bildverarbeitung
Gemeinsam mit den Experten von Matrium entwickelte STEMMER IMAGING auf Basis eines Portalroboters eine teilautomatisierte Sortieranlage, die mit Hilfe von Bildverarbeitung als Sensorik für eine wirtschaftlichere und zuverlässigere Sortierlösung sorgt – mit über 95% Erkennungsrate.
Die sogenannte Matrium Tray-Sortiermaschine (MTS-1) verfügt über fünf Stapelschächte, die im laufenden Betrieb von Hand mit den verschiedenen Trays befüllt werden. Danach sortiert sie die Trays und legt diese in den entsprechenden Ablagefächern ab – vollautomatisch und bis zu 3 Stunden ohne Nachfüllen.
Zuverlässiges, vollautomatisches Sortieren dank Bildverarbeitung
Mit einem speziell entwickelten Greifer wird das jeweils oberste Tray aus dem Stapelschacht entnommen und vor den drei Kameras des integrierten Bildverarbeitungssystems positioniert. Diese erfassen das Tray von oben sowie von der Seite und liefern ihre Bilddaten an den ebenfalls integrierten Industrie-PC. Da die uneinheitliche Materialzusammensetzung, Farbgebung und Mattigkeit der Trays für unterschiedliche Reflexionen sorgt, werden die jeweils ersten Bilder eines Trays als Histogramm ausgewertet, dessen Ergebnisse dann für die Helligkeitsregelung der nächsten Aufnahmen verwendet wurden.
So werden für jedes Objekt Aufnahmen mit mittlerem Grauwert erreicht, die optimale Voraussetzungen für die nachfolgende Bildauswertung schaffen. Insgesamt werden dabei pro Kamera bis zu sechs Aufnahmen gemacht – was zeitlich unkritisch ist, da parallel zur Bilderfassung und -erkennung bis zu fünf elektrischen Messungen des Tray-Oberflächenwiderstands durchgeführt werden müssen.
Cleveres Anlernen mit CVB Polimago
Aufgrund der großen Variantenvielfalt bei den Trays legten die Experten von STEMMER IMAGING auf das schnelle zuverlässige Anlernen von Mustern ebenso viel Wert wie auf bestmögliche Bildaufnahmen. Als perfektes Werkzeug zur schnellen und robusten Mustererkennung sowie zum Lesen der Tray-Kennzeichnungen wurde daher CVB Polimago ausgewählt. Das Bildverarbeitungs-Tool aus der Softwarebibliothek Common Vision Blox (CVB) von STEMMER IMAGING weist einen entscheidenden Vorzug auf: Durch das automatische Erstellen von Trainingsbildern reduziert sich der Aufwand während des Anlernens für den Anwender erheblich.
Die Erfolgsfaktoren der eingesetzten Lösung
Minimaler Aufwand für das Anlernen von Trays
Der Algorithmus von CVB Polimago generiert während des Anlernens künstliche Ansichten des Modells, um die verschiedenen Lagen eines Bauteils in der Realität zu simulieren. So können bereits mit einer Anzahl von 20 bis 50 Trainingsbildern stabile Ergebnisse erzielt werden.
Nahtlose Integration der Software-Bibliothek
Die optimal dokumentierte Softwarebibliothek von CVB Polimago ermöglicht eine nahtlose Integration der Bildfunktionen in den Windows-Dienst für den Portalroboter als auch in die eigene datenbankbasierte Managementsoftware.
Zuverlässige Mustererkennung
Geometrische Transformationen wie Drehungen, Größenänderungen, Verkippungen, Verdeckungen oder Änderungen in der Beleuchtungssituation werden bereits in der Trainingsphase angelernt, wodurch die Erkennungsrate im späteren Sortierprozess nachhaltig gesteigert werden konnte.
„Bei rund 2500 Tray-Varianten war es uns sehr wichtig, dass der Aufwand für das Anlernen möglichst gering ist. Hier spart uns CVB Polimago in der Trainingsphase sehr viel Zeit. Insgesamt hat uns die Unterstützung durch STEMMER IMAGING extrem geholfen, das System schnell zu realisieren und zuverlässige Sortierergebnisse zu erzielen.“
Martin Eikel, Leiter IT bei Matrium
Weitere Erfolgsprojekte aus dem Bereich Transport und Logistik
Optimierung der Schienenüberwachung bei der U-Bahn in London
Für die Londoner U-Bahn entwickelte STEMMER IMAGING spezielle Baugruppen mit Industriekameras . Diese werden direkt auf Personenzüge montiert und liefern während der normalen täglichen Fahrten Bilddaten zum Zustand von Rad-Schienen-Verbindungen und Bahngleisen. Dadurch kann die vierstündigen Nachtschließung jetzt ausschließlich für die Wartung des 1000 Kilometer langen Streckennetzes genutzt werden, Serviceunterbrechungen werden zuverlässig minimiert und an den Wochenenden sind zusätzliche Betriebszeiten möglich.
Wünschen Sie Beratung?
Bei Fragen zu Ihren zukünftigen Projekten können Sie sich jederzeit an unsere Experten bei STEMMER IMAGING wenden. Selbstverständlich bieten wir Ihnen auch eine große Auswahl an Kameras, Optiken, Beleuchtungen und Software für Ihre individuelle Bildverarbeitungslösung.
