Löffel am laufenden Band

Für Kinder nur das Beste: Das dachte sich auch Systemintegrator MODU System in Malaysia und setzt auf einen KR DELTA von KUKA. Der Highspeed-Roboter in der Hygienic-Machine-Ausführung ist perfekt für seine Aufgabe: Dosierlöffel für Babynahrung schnell und hygienisch zu verteilen. Und der KR DELTA kann noch mehr.

Gestiegene Hygieneanforderungen, nachhaltige Lösungen

Hygiene ist ein elementarer Bestandteil der Lebensmittelsicherheit – und ist eine Herausforderung in der Lebensmittelindustrie. Zu den wichtigen Punkten geh?ren unter anderem gestiegene Hygieneanforderungen an die Produktionsr?ume, die Reinigung und Desinfektion von Fl?chen und Ger?ten, aber auch ein geschultes und gesundes Personal. Der malaysische Systemintegrator MODU System m?chte mit seinem Know-how für roboterbasierte Automatisierungsl?sungen die Branche unterstützen. Hilfe bekommt das Unternehmen von KUKA, die den idealen Roboter für diese Anforderungen im Angebot hat: den KR DELTA. ?Wir wollen, dass unsere Kunden Vertrauen in uns haben“, sagt Rajinderjit Singh, Regionalleiter von MODU System. ?Deshalb haben wir viele Ressourcen in die Entwicklung von Technologien investiert und arbeiten eng mit Partnern wie KUKA zusammen, um eine nachhaltigere L?sung für die Robotik zu finden.“

Pick and Place: Wie die L?ffel fallen

Diese L?sung befindet sich in Klang westlich von Kuala Lumpur. Zwei KR DELTA greifen Dosierl?ffel von einem Flie?band und legen sie auf einem zweiten Band in offene F?rdertaschen. Diese bestehen wiederum aus einem Lebensmittelbeutel mit Babynahrung. Neben dem Beutel befindet sich eine freie Fl?che mit einem Aufkleber samt Strichcode. ?Erkennt der Roboter über die Kamera die freie Fl?che, wei? er, dass er dort einen L?ffel ablegen muss“, sagt Singh. Anschlie?end schiebt eine weitere Maschine Beutel und L?ffel in eine Schachtel. Verdeckt der Beutel aber den Aufkleber, dann wird kein L?ffel abgelegt, weil es sonst beim Verpacken zu einem Stau in der Maschine kommen kann. Was relativ simpel klingt, ist ein Zusammenspiel aus verschiedenen Systemen in der laufenden Produktion, die Hand in Hand gehen.

Der KR DELTA legt die Löffel neben dem Beutel mit der Babynahrung ab. Im nächsten Prozessschritt geht es für beide Teile in die Verpackung

KR DELTA punktet in der Lebensmittelindustrie

„Natürlich steht im Zentrum der KR DELTA, der dank seines Edelstahlkörpers direkt mit Lebensmitteln in Berührung kommen kann“, erklärt KUKA Mitarbeiter Lim Jia Ming. Das korrosionsbeständige Edelstahlgehäuse des Roboters ist nach deutschen LFGB und US-amerikanischen FDA Lebensmittelstandards konzipiert. Außerdem erfüllt es die europäische CE-Zertifizierung, die deutsche TÜV-Sicherheitsfunktionszertifizierung und ist nach nordamerikanischen Standards zertifiziert. Der Roboter ist nach IP 67 Schutzklasse gegen Staub und Feuchtigkeit geschützt und kann daher auch unter Hochdruck und mit alkalischen oder sauren Reinigungsmitteln gereinigt werden – was aus hygienischer Sicht perfekt für die Lebensmittelindustrie ist.

Perfekt für Lebensmittel: Dank seines Gehäuses aus Edelstahl kann der KR DELTA in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden

Bis zu 80 L?ffel pro Minute

Doch nicht nur sein Äußeres überzeugt, der KR DELTA ist auch extrem schnell: Mit einer Taktzeit von bis zu 0,5 Sekunden ist der KR DELTA bestens geeignet für Pick-and-Place-Aufgaben. „So schaffen die zwei Roboter rund 80 Löffel pro Minute“, sagt Jia Ming. Dabei arbeiten sie extrem präzise: Mögliche manuelle Fehler lassen sich dadurch vermeiden. Denn vor der Automatisierung lief dieser Prozessschritt bei dem Hersteller für Babynahrung in Handarbeit ab – eine potenzielle Gefahrenquelle. Mit dem Roboter in der Hygienic-Machine-Ausführung ist das ein rundum hygienischer Arbeitsschritt. Zudem ist die gesamte Lösung sehr platzsparend. Die zwei Roboter sind an der Decke über den Fließbändern montiert und haben je einen Installationsbereich von nur 350 mm Durchmesser. Eine der größten Herausforderungen lag anfangs in der genauen Kalibrierung. Denn diese bedarf es, bevor die zwei KR DELTA in der Geschwindigkeit präzise die Löffel greifen.

Wahre Profis beim Pick & Place: Die zwei KR DELTA schaffen bis zu 80 Löffel pro Minute

Eine Frage der richtigen Lage

Dank der Kombination aus der Software KUKA.VisionTech, welche ein leistungsfähiges Werkzeug zur 2D-Objekterkennung ist, und KUKA.PickControl kann der KR DELTA Objekte von einem sich bewegenden Förderband greifen und auf einem weiteren ablegen. „Eine Kamera mit Bildverarbeitung erkennt die Lage der Löffel auf dem Band, eine zweite die Beutel auf dem anderen Förderband. Das System errechnet dann die zurückgelegte Strecke und genaue Position, wo sich dieser befindet“, erklärt Jia Ming von KUKA. Dank KUKA.PickControl können auch mehrere KR DELTA einfach koordiniert, integriert und gesteuert werden. Die Software sorgt darüber hinaus für einen reibungslosen und energieeffizienten Produktionsablauf.

Eine Kamera erkennt die Lage der Löffel und dank KUKA.PickControl kann der KR DELTA die Löffel vom fahrenden Förderband greifen

Offline programmieren, in Echtzeit testen

„Darüber hinaus unterstützt KUKA.PickControl flexible Muster. Das bedeutet, dass Kunden Platzierungsmuster vordefinieren und einfach wechseln können, indem sie verschiedene Szenarien basierend auf ihren aktuellen Anforderungen auswählen“, sagt Jia Ming. MODU System nutzte zudem KUKA.Sim, um die Vorgaben des Kunden abzugleichen und zu testen. Die damit erstellte 3D-Simulation kann später auf die reale Steuerung übertragen werden. Hinter KUKA.Sim verbirgt sich eine smarte Simulationssoftware, die eine effiziente Offline-Programmierung von KUKA Robotern ermöglicht. Mit Funktionen wie der Erreichbarkeitsprüfung und Kollisionserkennung konnte der Hersteller für Lebensmittel bereits im Vorfeld sicherstellen, dass die eingesetzten Roboterprogramme und Arbeitszellenlayouts wirklich realisierbar sind.

Hoch flexibel, gutes Handling: MODU System nutzt KUKA.Sim, um im Vorfeld sicherzustellen, dass die Anwendung funktioniert

Der Roboter ist w?hlerisch

Eine weitere Herausforderung ist die Form des Löffels samt Griff. Sie bestimmt, wo der KR DELTA diesen greifen kann. „Eine Lösung ist die Verwendung eines dunklen Erkennungsbereichs, um herauszufinden, welche Ausrichtung des Löffels die beste ist“, sagt Rajinderjit Singh von MODU System. Es wird festgelegt, dass nur wenige Ausrichtungen für eine Kommissionierung akzeptabel sind. Wenn die Ausrichtung außerhalb der vorgegebenen Einstellungen liegt, ignoriert der Roboter diesen Löffel und greift einen anderen. „Der Vorteil: Dadurch können wir die Zykluszeit des Roboters weiter erhöhen“, erklärt Singh.

?Auch wenn zwei Löffel einmal überlappen, ist das kein Problem. Dank Filtereinstellungen werden diese einfach ignoriert

Löffel filtern leicht gemacht

Auch überlappende Löffel meistert die Bildverarbeitung. Eine der wichtigsten Aspekte der Anwendung ist deshalb die Filtereinstellung. Ein Beispiel für diese Funktion ist der Radiusfilter, der überlappende Löffel innerhalb eines Bereichs erkennt und ignoriert. Jia Ming erklärt: „Man kann sich das so vorstellen, dass der erste Roboter den oben liegenden Löffel aufnimmt und der untere aber dann falsch ausgerichtet ist. Mit dieser Filterfunktion wird der betroffene Löffel vom zweiten Roboter ignoriert.“ Um dieses Szenario im Vorfeld zu vermeiden und die Verarbeitung durch den Roboter zu vereinfachen, befindet sich vor dem Fließband ein Aufzug. Ihm folgt eine Vibrationseinheit, welche die Löffel bestmöglich voneinander trennt.

Eine Vibrationseinheit erleichtert dem Roboter den Umgang mit den Löffeln

Das System ist sehr einfach zu bedienen, sieht gut aus und das klare Roboterdesign aus rostfreiem Edelstahl überzeugt unseren Kunden aus der Lebensmittelbranche. Ich bin sehr zufrieden mit der Automatisierung.

Rajinderjit Singh, Regionalleiter MODU System

Ob blau, grün oder orange: Die L?ffelfarbe spielt keine Rolle

Zwar ist die Form der Dosierlöffel immer gleich, jedoch unterscheiden sie sich farblich: Der Kunde nutzt in seinem Betrieb blaue, grüne oder auch orangefarbene. Die unterschiedlichen Farben stellten anfangs eine weitere Herausforderung dar: „Wenn der Kunde zum Beispiel einen blauen Löffel verwendet, ist das beste Licht für das Vision-System zur Lageerkennung rot. Mit einer Kombination verschiedener Beleuchtungsfarben konnten wir die Bearbeitungszeit des Bildes verkürzen“, sagt Singh. Deshalb habe man sich für eine RGB-Beleuchtung entschieden. Eine abschließende Inspektionskamera überwacht den ganzen Prozess. „Der Kunde hat großes Vertrauen in die von KUKA und MODU System entwickelte Automation“, erklärt Singh. „Wir selbst sind sehr beeindruckt von dem Edelstahl-Design des KR DELTA und glauben, dass die Anwendung bestens für die Lebensmittelindustrie geeignet ist, die sehr viel Wert auf Hygiene legt.“

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