Bin Picking — ein Roboter, der zuverlässig Teile aus einer zufällig orientierten Kiste entnimmt — gehört zu den am längsten ungelösten Problemen der Fabrikautomation. Die Technologie hat endlich aufgeholt: mit einer modernen Kamera, der richtigen strukturierten Beleuchtung und einem Deep-Learning-Greifposenmodell ist Bin Picking heute keine F&E mehr. Aber der richtige Ansatz variiert stark nach Teilegeometrie und Kistenzustand.
2D-Bin-Picking
2D-Bin-Picking nutzt eine einzelne Industriekamera über der Kiste, um Teile zu identifizieren und Greifposen in der Kistenoberflächenebene zu berechnen. Es ist die richtige Wahl, wenn:
- Teile flach mit begrenzter Stapelung liegen
- Die Kiste flach und gut beleuchtet ist
- Die Teilorientierung in der Z-Achse der Kamera klar definiert ist
- Die Zykluszeit oberste Priorität hat und 3D-Rekonstruktion unerwünschte Latenz einführen würde
Eine Sony GigE-Vision-Flächen-Scan-Kamera (die XCG-CG510-Familie ist ein häufiger Pick) kombiniert mit Retina A.I. bewältigt 2D-Bin-Picking für die meisten Flachteile- und Halb-Stapel-Fälle.
3D-Bin-Picking
3D-Bin-Picking fügt Tiefeninformation hinzu — entweder über ein Stereo-Kamerapaar, einen Projektor mit strukturiertem Licht plus Kamera oder einen Time-of-Flight-Sensor. Erforderlich, wenn:
- Teile in drei Achsen gestapelt oder zufällig orientiert sind
- Die Kiste tief ist und Teile sich gegenseitig verdecken
- Die Greifpose von der vollen 6-DOF-Orientierung des Teils abhängt
- Kollisionsvermeidung mit Kistenwänden oder anderen Teilen relevant ist
Für 3D-Bin-Picking kombiniert 3HLE typischerweise eine Sony-Industriekamera mit einem Projektor für strukturiertes Licht oder mit dem kompakten Sony-AS-DT1-LiDAR-Tiefensensor. Die Wahl der Tiefenkamera prägt die erreichbare Zykluszeit und Genauigkeit.
Strukturiertes Licht vs. ToF vs. Stereo
Strukturiertes Licht projiziert ein bekanntes Muster (sinusförmige Streifen, Punktraster oder codierte Streifen) auf die Kiste und rekonstruiert die Tiefe aus der Deformation. Höchste Genauigkeit (~50 µm typisch), funktioniert auf den meisten Oberflächen, langsamste Zykluszeit (~1 Sekunde pro Scan).
Time-of-Flight (ToF) misst die Tiefe aus der Laufzeit des Lichtimpulses. Am schnellsten (~30 FPS), geringere Genauigkeit (~1–3 mm), problematisch bei reflektierenden oder transparenten Oberflächen.
Stereo nutzt zwei Kameras und Triangulation. Mittelweg bei Genauigkeit und Geschwindigkeit; funktioniert gut in texturierten Szenen, weniger gut auf merkmalsarmen Oberflächen.
Die Cobot-Seite der Gleichung
Bin Picking wird fast immer mit einem UR-Cobot kombiniert (wir verwenden typischerweise UR5e oder UR10e für mittlere Nutzlasten) plus einem OnRobot- oder von 3HLE entwickelten Endeffektor, der zur Teilegeometrie passt. Der Greifplaner muss die Kollisionshülle des Endeffektors und den Kistenfreiraum kennen.
Was Sie zum Scoping mitbringen sollten
- Eine Handvoll repräsentativer Teile
- Ein Foto oder eine Skizze der Kiste (Größe, Tiefe, Material)
- Zykluszeit-Ziel pro Teil
- Downstream-Übergabe (Ablageorientierung, Umgreifen, Montagestation)
Damit können wir in einem Gespräch von einer Stunde meist den richtigen 2D-vs-3D-Pfad und den richtigen Sensor wählen. Gelieferte Bin-Picking-Zellen mit zugehörigen Zykluszeiten und Pick-Raten finden Sie im Projektportfolio.