DE202017101230U1 - Device for handling empties - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zur Handhabung von Leergut (4), mit einer Sammelvorrichtung (2) zur Zwischenlagerung des Leerguts (4), wobei die Sammelvorrichtung (2) einen mittels eines motorischen Antriebs entlang einer Hochachse (6) höhenverstellbaren Ablageboden (2.2) zur Ablage des Leerguts (4) aufweist, und wobei der motorische Antrieb in Abhängigkeit der Füllhöhe des auf dem Ablageboden (2.2) abgelegten Leerguts (4) mittels einer Recheneinheit ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferner eine Stereokamera (8) mit mindestens einem ersten linearen Polarisationsfilter (12) zur Erfassung des auf dem Ablageboden (2.2) abgelegten Leerguts (4), mindestens eine Leuchte (10) mit einem zweiten linearen Polarisationsfilter (14) zur Ausleuchtung des auf dem Ablageboden (2.2) abgelegten Leerguts (4), eine Fördervorrichtung (18) zur Förderung des Leerguts (4) an einen Lagerort und einen Roboter (16) zur Entnahme des Leerguts (4) von dem Ablageboden (2.2) und zur Aufbringung des Leerguts (4) auf die Fördervorrichtung (18) aufweist, wobei die Polarisationsebene von dem ersten linearen Polarisationsfilter (12) zu der Polarisationsebene von dem zweiten linearen Polarisationsfilter (14) um 90° gedreht angeordnet ist, und wobei die Recheneinheit zur Auswertung von Ausgangssignalen der Stereokamera (8) und zur Ansteuerung des Roboters (16) in Abhängigkeit dieser Auswertung ausgebildet ist.Device for handling empties (4), with a collecting device (2) for intermediate storage of the empties (4), wherein the collecting device (2) by means of a motor drive along a vertical axis (6) height-adjustable storage shelf (2.2) for storing the empties ( 4), and wherein the motor drive is controllable by means of a computing unit as a function of the filling level of the empties (4) deposited on the shelf (2, 2), characterized in that the device further comprises a stereo camera (8) with at least one first linear polarizing filter (8). 12) for detecting empties (4) deposited on the storage shelf (2.2), at least one lamp (10) with a second linear polarization filter (14) for illuminating the empties (4) deposited on the storage shelf (2.2), a conveyor device (18 ) for conveying the empties (4) to a storage location and a robot (16) for removing the empties (4) from the shelf (2.2) and for applying the empty guts (4) on the conveying device (18), wherein the polarization plane of the first linear polarizing filter (12) to the plane of polarization of the second linear polarizing filter (14) is rotated by 90 °, and wherein the computing unit for evaluating output signals of the Stereo camera (8) and for controlling the robot (16) is formed in dependence of this evaluation.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Handhabung von Leergut, mit einer Sammelvorrichtung zur Zwischenlagerung des Leerguts, wobei die Sammelvorrichtung einen mittels eines motorischen Antriebs entlang einer Hochachse höhenverstellbaren Ablageboden zur Ablage des Leerguts aufweist, und wobei der motorische Antrieb in Abhängigkeit der Füllhöhe des auf dem Ablageboden abgelegten Leerguts mittels einer Recheneinheit ansteuerbar ist. The invention relates to a device for handling empties, with a collecting device for temporary storage of the empties, wherein the collecting device has a vertically adjustable by means of a motor drive along a vertical axis storage shelf for storing the empties, and wherein the motor drive depending on the level of the on the shelf stored empties can be controlled by means of a computing unit.
Derartige Einrichtungen zur Handhabung von Leergut sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Einrichtung zur Handhabung von Leergut anzugeben. The object of the present invention is to provide an alternative device for handling empties.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferner eine Stereokamera mit mindestens einem ersten linearen Polarisationsfilter zur optischen Erfassung des auf dem Ablageboden abgelegten Leerguts, mindestens eine Leuchte mit einem zweiten linearen Polarisationsfilter zur Ausleuchtung des auf dem Ablageboden abgelegten Leerguts, eine Fördervorrichtung zur Förderung des Leerguts an einen Lagerort und einen Roboter zur Entnahme des Leerguts von dem Ablageboden und zur Aufbringung des Leerguts auf die Fördervorrichtung aufweist, wobei die Polarisationsebene von dem ersten linearen Polarisationsfilter zu der Polarisationsebene von dem zweiten linearen Polarisationsfilter um 90° gedreht angeordnet ist, und wobei die Recheneinheit zur Auswertung von Ausgangssignalen der Stereokamera und zur Ansteuerung des Roboters in Abhängigkeit dieser Auswertung ausgebildet ist. To achieve the object, the invention in connection with the preamble of claim 1 protection is characterized in that the device further comprises a stereo camera with at least a first linear polarizing filter for optically detecting the empties stored on the shelf, at least one lamp with a second linear polarizing filter for illumination of the empties deposited on the shelf, a conveyor for conveying the empties to a storage location and a robot for removing the empties from the shelf and for applying the empties on the conveyor device, wherein the polarization plane from the first linear polarizing filter to the polarization plane of the second is arranged rotated by 90 ° linear polarization filter, and wherein the arithmetic unit for evaluating output signals of the stereo camera and for controlling the robot is formed in dependence of this evaluation.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass voneinander völlig verschiedene Gebinde, wie beispielsweise Glasflaschen, Kunststoffflaschen, Aluminiumdosen oder Kartonverbundverpackungen, in der für eine funktionssichere Handhabung durch den Roboter erforderlichen Genauigkeit optisch erkennbar sind. Dies gilt insbesondere für in einem gewissen Grad transparente und/oder reflektierende Gebinde, wie beispielsweise zylindrische Flaschen aus einem transparenten Material und/oder mit einer reflektierenden Oberfläche. Diese Gebinde sind üblicherweise optisch nicht oder nur schwer zu erkennen, da beispielsweise die für die optische Erkennung erforderliche Beleuchtung des Leerguts und die damit einhergehenden Reflexionen die Erfassung des Leerguts mittels einer Stereokamera, also einer 3D-Kamera, sehr erschwert oder gar vereitelt. Die zueinander um 90° gedreht angeordneten Polarisationsebenen der ersten und zweiten linearen Polarisationsfilter gewährleisten auch bei den letztgenannten Gebinden eine in der erforderlichen Genauigkeit sichere optische Erkennung des Leerguts und damit dessen funktionssichere Handhabung mittels des in Abhängigkeit der Auswertung der Ausgangssignale der Stereokamera angesteuerten Roboters. The particular advantage of the invention is that completely different containers, such as glass bottles, plastic bottles, aluminum cans or cardboard composite packaging, are visually recognizable in the accuracy required for a functionally reliable handling by the robot. This applies in particular to containers which are transparent and / or reflective to a certain extent, for example cylindrical bottles made of a transparent material and / or having a reflective surface. These containers are usually not visually or difficult to detect, since, for example, required for the optical detection lighting empties and the associated reflections, the detection of empties using a stereo camera, so a 3D camera, very difficult or even thwarted. The mutually rotated by 90 ° arranged polarization planes of the first and second linear polarization filter ensure even in the latter containers a reliable in the required accuracy optical detection of the empties and thus its functionally reliable handling by means of depending on the evaluation of the output signals of the stereo camera controlled robot.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, dass der Roboter in Abhängigkeit der Erfassung einer an dem Leergut angeordneten Banderole oder eines Aufdrucks auf dem Leergut ansteuerbar ist. Auf diese Weise ist die Erkennung des Leerguts für die funktionssichere Handhabung des Leerguts mittels des Roboters weiter verbessert. Beispielsweise kann mittels der optischen Erkennung der Banderole oder eines Aufdrucks, die mittels der Stereokamera in der Regel leicht erkennbar sind, auf die Dimensionen und/oder die Konturen des einzelnen Leerguts geschlossen werden. Somit ist die optische Erkennung selbst von transparenten und/oder reflektierenden Gebinden in dem erforderlichen Umfang gewährleistet. A particularly advantageous further development of the device according to the invention provides that the robot can be controlled in dependence on the detection of a banderole arranged on the empties or an imprint on the empties. In this way, the detection of the empties for the functionally safe handling of the empties by means of the robot is further improved. For example, the dimensions and / or the contours of the individual empties can be closed by means of the optical recognition of the band or an imprint, which is generally easily recognizable by means of the stereo camera. Thus, the optical detection even of transparent and / or reflective containers is guaranteed to the required extent.
Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der motorische Antrieb derart ansteuerbar ist, dass ein Verfahrweg des Roboters bei der Entnahme des Leerguts von dem Ablageboden parallel zu der Hochachse im Wesentlichen auf ein Minimum reduziert ist. Hierdurch ist eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters und damit eine Verkürzung der Verweildauer des Leerguts in der Sammelvorrichtung ermöglicht. Another particularly advantageous development provides that the motor drive can be controlled in such a way that a travel path of the robot when removing the empties from the storage shelf parallel to the vertical axis is reduced to a minimum. As a result, an increase in the operating speed of the robot and thus a shortening of the residence time of the empties in the collection device allows.
Zwar ist die erfindungsgemäße Einrichtung hauptsächlich für die Aufnahme von Schüttungen von Leergut ausgebildet. Jedoch sieht eine vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Einrichtung ein aktivierbares Einzelaufgabemittel für Leergut aufweist, wobei der Roboter in Abhängigkeit der Aktivierung des Einzelaufgabemittels ansteuerbar ist. Auf diese Weise ist es zusätzlich möglich, Leergut einzeln der Einrichtung zuzuführen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass bei einer Aktivierung des Einzelaufgabemittels der Roboter automatisch in eine vorher festgelegte Ruhelage bewegt wird und in der Ruhelage solange verbleibt, bis das Einzelaufgabemittel wieder deaktiviert ist. Bei dem Einzelaufgabemittel kann es sich beispielsweise um eine im Normalbetrieb der Einrichtung verschlossene Öffnung, einen Einwurfschacht oder dergleichen, handeln. Die Aktivierung und Deaktivierung des Einzelaufgabemittels kann in den vorgenannten Fällen beispielsweise auf konstruktiv einfache Weise über einen Kontaktschalter erfolgen, der bei deaktiviertem Einzelaufgabemittel durch einen die Öffnung verschließenden Deckel geschlossen und bei aktiviertem Einzelaufgabemittel, also bei geöffnetem Deckel, geöffnet ist. Although the device according to the invention is designed primarily for receiving empties of empties. However, an advantageous development provides that the device has an activatable single-dispensing means for empties, wherein the robot can be controlled as a function of the activation of the individual dispensing means. To this Way, it is also possible to supply empties individually to the device. For example, it can be provided that upon activation of the individual task means, the robot is automatically moved to a previously determined rest position and remains in the rest position until the individual application means is deactivated again. The individual application means may be, for example, an opening which is closed during normal operation of the device, a chute or the like. The activation and deactivation of the individual application means can be carried out in the aforementioned cases, for example, in a structurally simple manner via a contact switch, which is closed by a lid closing the opening when the individual dispensing means is deactivated and is open when the individual dispensing means are activated, ie with the lid open.
Grundsätzlich ist der Roboter nach Art, Freiheitsgraden in der Bewegung, Handhaben, Dimensionierung, Material und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Vorteilhafterweise weist der Roboter mindestens eine als Saugnapf ausgebildete Handhabe für das Leergut auf, wobei in einer den Saugnapf mit Unterdruck versorgenden Saugleitung ein Unterdrucksensor angeordnet ist. Saugnäpfe sind bewährte und in vielen Ausführungsformen verfügbare Handhaben. Mittels des in der Saugleitung angeordneten Unterdrucksensors ist auf konstruktiv einfache Weise erkennbar, ob der mindestens eine Saugnapf ein Leergut angesaugt hat oder ob das Leergut abgeworfen worden oder in ungewünschter Weise heruntergefallen ist. Darüber hinaus lässt sich mittels des Unterdrucksensors die ordnungsgemäße Funktion des Saugnapfes und der diesen mit Unterdruck versorgenden Saugleitung kontrollieren. In principle, the robot is freely selectable in terms of type, degrees of freedom in movement, handling, dimensioning, material and arrangement within wide suitable limits. Advantageously, the robot has at least one handle designed as a suction cup for the empties, wherein in a suction cup supplying the vacuum suction line, a vacuum sensor is arranged. Suction cups are proven and available in many embodiments. By means disposed in the suction line vacuum sensor can be seen in a structurally simple manner, whether the at least one suction cup has sucked an empties or whether the empties have been dropped or dropped in an undesired manner. In addition, by means of the vacuum sensor, the proper functioning of the suction cup and the suction line supplying it with negative pressure can be checked.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Roboter als ein Deltaroboter ausgebildet ist. Deltaroboter verfügen im Vergleich zu anderen Roboterarten über eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit, so dass sich auf diese Weise die Verweilzeit des Leerguts in der Sammelvorrichtung weiter reduzieren lässt. Jedoch sind auch andere Roboterarten wie beispielsweise Scara-Roboter, Knickarmroboter oder Linearverfahr-Roboter denkbar. Another advantageous embodiment provides that the robot is designed as a delta robot. Delta robots have a very high operating speed compared to other types of robots, so that the residence time of the empties in the collecting device can be further reduced in this way. However, other types of robot such as Scara robot, articulated robot or Linearverfahr robot are conceivable.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mittels der Recheneinheit und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Stereokamera ein von der Stereokamera erfasstes Leergut identifizierbar ist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den Pfandwert für das Leergut zu berechnen. Zusätzliche Sensorik, wie beispielsweise ein 360° Scanner oder dergleichen, kann entfallen oder dadurch zumindest ergänzt werden. A further advantageous development provides that by means of the arithmetic unit and in dependence on output signals of the stereo camera a detected by the stereo camera empties is identifiable. This makes it possible, for example, to calculate the deposit value for the empties. Additional sensors, such as a 360 ° scanner or the like, can be omitted or at least supplemented by it.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Fördervorrichtung mindestens ein Führungsmittel zur Führung des Leerguts bei dessen Aufbringen auf die Fördervorrichtung aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, auch einfacher aufgebaute Roboter und damit kostengünstigere Roboter zu verwenden. Durch die Führungsmittel kann beispielsweise ein Freiheitsgrad in der Bewegung des Roboters, also ein Gelenk des Roboters, eingespart werden. Das mindestens eine Führungsmittel kann dabei beispielsweise als eine Rinne ausgebildet sein, die das Leergut bei dessen Abwurf von dem Roboter auf die Fördervorrichtung in einer gewünschten vorher festgelegten Orientierung ausrichtet. Beispielsweise könnte die Fördervorrichtung mehrere Führungsmittel aufweisen, die auf voneinander verschiedene Leergutlagen des Leerguts bei dessen Abwurf angepasst sind. Die jeweilige Leergutlage des einzelnen Leerguts ist dann durch die Stereokamera vorab ermittelbar und der Roboter wäre beispielsweise in Abhängigkeit von dem an die jeweilige Leergutlage angepassten Führungsmittel ansteuerbar, so dass das einzelne Leergut von dem Roboter je nach dessen Leergutlage über dem zu dieser Leergutlage korrespondierenden Führungsmittel abwerfbar ist. Another advantageous embodiment provides that the conveying device has at least one guide means for guiding the empties when it is applied to the conveying device. In this way it is possible to use even simpler constructed robots and thus cheaper robots. By the guide means, for example, a degree of freedom in the movement of the robot, so a joint of the robot can be saved. The at least one guide means may for example be formed as a channel, which aligns the empties when it is dropped by the robot on the conveyor in a desired predetermined orientation. For example, the conveying device could have a plurality of guide means, which are adapted to mutually different empties positions of the empties when it is dropped. The respective empties situation of the individual empties is then determined beforehand by the stereo camera and the robot, for example, depending on the adapted to the respective empties management means controlled so that the individual empties of the robot depending on its empties position above the corresponding to this empties management means drop is.
Nach einer weiteren Fortbildung ist vorgesehen, dass der Ablageboden als ein Ablageband ausgebildet ist, wobei das Ablageband mittels des motorischen Antriebs mehr oder weniger spannbar ist. Ein lediglich gering gespanntes Ablageband hängt aufgrund der Schwerkraft durch, so dass sich das auf das Ablageband geschüttete Leergut an dem tiefsten Ort des Ablagebands sammelt. Hierdurch ist es möglich, den erforderlichen Verfahrweg des Roboters und damit auch die für die Entnahme des Leerguts erforderliche Zeitdauer zu reduzieren. Entsprechend lässt sich die Verweilzeit des Leerguts in der Sammelvorrichtung dadurch weiter verringern. According to a further development, it is provided that the storage shelf is designed as a storage belt, wherein the storage belt is more or less tensioned by means of the motor drive. An only slightly tensioned storage belt depends on gravity, so that collects the empties poured on the storage tape at the lowest point of the storage tape. This makes it possible to reduce the required travel of the robot and thus also the time required for the removal of the empties. Accordingly, the residence time of the empties in the collecting device can be further reduced.
Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Zeichnung dient lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und hat keinen einschränkenden Charakter. Es zeigt die einzige From the other dependent claims and the following description further advantages, features and details of the invention can be found. There mentioned features may be essential to the invention individually or in any combination. The drawing is merely illustrative of the clarification of the invention and has no limiting character. It shows the only one
In
Die Einrichtung weist ferner eine Stereokamera
Mittels eines als Deltaroboter ausgebildeten Roboters
Bei einer Befüllung des Ablagebands
Um die Arbeitsgeschwindigkeit des Deltaroboters
Damit das Leergut
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. So ist es vorstellbar, dass anstelle des 360° Scanners oder einer anderen geeigneten Sensorik zur Identifizierung des Leerguts dieses mittels der Recheneinheit und in Abhängigkeit von auf den mit der Stereokamera von diesem Leergut aufgenommenen Bildern basierenden Ausgangssignalen der Stereokamera identifizierbar ist. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Einrichtung ein aktivierbares Einzelaufgabemittel für Leergut aufweist, wobei der Roboter in Abhängigkeit der Aktivierung des Einzelaufgabemittels ansteuerbar ist. Anstelle lediglich eines einzigen Saugnapfes ist es auch möglich, eine Mehrzahl von Saugnäpfen zur Aufnahme des Leerguts zu verwenden. Hierbei kann entweder jeder einzelne Saugnapf oder eine Gruppe von Saugnäpfen aus der Mehrzahl von Saugnäpfen oder die Mehrzahl von Saugnäpfen zur Aufnahme eines einzelnen Leerguts ausgebildet sein. In den beiden erstgenannten Fällen wäre es somit möglich, mittels des Roboters gleichzeitig eine Mehrzahl von Leergut von der Sammelvorrichtung zu der Fördervorrichtung zu überführen. Auch sind andere Handhaben des Roboters, beispielsweise Greifer oder dergleichen, grundsätzlich denkbar. Anstelle der Verwendung mindestens eines Führungsmittels ist es auch möglich, einen Roboter mit entsprechenden vielen Freiheitsgraden in der Bewegung auszuwählen, so dass auf die oben erläuterte Weise erkannte Fehllagen des Leerguts vor dem Aufbringen auf die Fördervorrichtung durch eine entsprechende Drehung des Leerguts mittels des Roboters ausgleichbar sind. The invention is not limited to the present embodiment. Thus, it is conceivable that, instead of the 360 ° scanner or another suitable sensor system for identifying the empties, this output signal of the stereo camera based on the arithmetic unit and in response to the pictures taken with the stereo camera of this empties is identifiable. In addition, it is conceivable that the device has an activatable single-dispensing means for empties, wherein the robot can be controlled as a function of the activation of the individual dispensing means. Instead of just a single suction cup, it is also possible to use a plurality of suction cups for receiving the empties. In this case, either each individual suction cup or a group of suction cups from the plurality of suction cups or the plurality of suction cups may be designed to receive a single empties. In the first two cases, it would thus be possible to simultaneously transfer a plurality of empties from the collecting device to the conveying device by means of the robot. Other manipulations of the robot, for example grippers or the like, are also conceivable in principle. Instead of using at least one guide means, it is also possible to select a robot with corresponding many degrees of freedom in the movement, so that detected in the manner explained above misprints of the empties before application to the conveyor by a corresponding rotation of the empties are compensated by means of the robot ,
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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