Einsatz-von-Computer-Vision-in-der-Lager-und-Logistikautomatisierung
Max Reijngoudt
Die Kameratechnologie hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt und spielt in verschiedenen Bereichen eine immer wichtigere Rolle, so auch in der Lager- und Logistikautomatisierung. In Lagern werden Kameras nicht nur zur Überwachung der Sicherheit eingesetzt, sondern auch zur Optimierung von Prozessen, zur Überwachung von Lagerbeständen und zur Steigerung der Effizienz.
Bildverarbeitungssysteme können Bestände automatisch erfassen, zählen und nachverfolgen und helfen den Lagerbetreibern, den Überblick über ihren Bestand in Echtzeit zu behalten. Dies ermöglicht eine präzise Bestandsverwaltung und minimiert das Risiko von Fehlbeständen oder Engpässen.
Table of contents
Anwendung von Computer Vision in Lager und Logistik
1. Inventarverwaltung:
Kameras werden zur Automatisierung von Bestandsverwaltungsprozessen eingesetzt, z. B. zum Scannen von Barcodes, zur Artikelerkennung und zur Artikelverfolgung. Hervorzuheben sind die Vorteile der Echtzeit-Sichtbarkeit von Lagerbeständen und die verbesserte Genauigkeit bei der Bestandszählung.
Moderne Logistiklager können ohne Computer-Vision-Technologie und Automatisierungslösungen nicht mehr effizient betrieben werden. Moderne Distributionszentren mit einem maximalen Automatisierungsgrad sind für die Aufrechterhaltung globaler Lieferketten unerlässlich.
Wo früher viele Arbeitsschritte von einem Lagermitarbeiter ausgeführt wurden, sind heute automatisierte Prozesse mit Computer Vision, Robotern, OCR/Barcode-Lesern und automatisierten Gabelstaplern Standard. Diese erhöhen zum einen die Durchlaufgeschwindigkeit erheblich und minimieren zum anderen die durch menschliches Versagen verursachten Fehler.
Eine der wichtigsten Komponenten für diese Automatisierungsschritte sind Industriekameras, geeignete Objektive, die richtige Bildverarbeitungsbeleuchtung und eine auf die jeweilige Anwendungssituation abgestimmte Bildverarbeitungssoftware.
2. Qualitätskontrolle:
Kameras werden für die Qualitätskontrolle eingesetzt, z. B. zur Überprüfung von Produktfehlern, zur Erkennung beschädigter Waren und zur Gewährleistung der Einhaltung von Qualitätsstandards. Computer Vision in Lager und Logistik kann Anomalien effizienter erkennen als manuelle Inspektionen.
3. Prozessoptimierung mit Computer Vision:
Kameras werden zur Optimierung von Lagerprozessen eingesetzt, z. B. beim Kommissionieren und Verpacken. Bildverarbeitungssoftware und Bildverarbeitungsalgorithmen können das Filmmaterial analysieren, um Engpässe zu erkennen, Arbeitsabläufe zu rationalisieren und die Gesamteffizienz zu verbessern.
4. Fernüberwachung und -verwaltung:
Die Fernüberwachung und -verwaltung mit Hilfe der Computer-Vision-Technologie ermöglicht es Lagerleitern, von jedem beliebigen Standort aus auf Live-Kameraübertragungen und Analyse-Dashboards zuzugreifen, um Abläufe zu überwachen, Probleme zu erkennen und datengestützte Entscheidungen in Echtzeit zu treffen.
Auswahl von Industriekameras für die Lagerlogistik
In unserer Kundenanwendung ist ein Scantunnel installiert, durch den verschiedene Pakete über ein Förderband direkt ins Lager transportiert werden. Die Pakete können unterschiedlich groß sein.
Die Prüfaufgabe besteht darin, Barcodes auf den Paketen zu lesen, um sie automatisch dem entsprechenden Lagerplatz zuzuordnen und den Bestand in der Lagersoftware entsprechend anzupassen. Eine zusätzliche Herausforderung bei dieser Prüfaufgabe besteht darin, dass die Aufkleber mit den Barcodes nicht an einer bestimmten Stelle durch den Scantunnel laufen; sie können sich auf der Oberseite oder auf einer der vier Seiten des Pakets befinden, mit der einzigen Ausnahme, dass sich der Code nicht auf der Unterseite des Pakets befinden kann. An der Stelle, an der das Bild erfasst wird, bleibt das Paket kurz stehen.
Zunächst einmal mussten wir eine geeignete Industriekamera für diese Anwendung finden. Um einen Barcode zuverlässig lesen zu können, müssen wir wissen, wie breit der dünnste Barcode ist. Diese Linie sollte mit mindestens 2 Pixeln dargestellt werden, um sicherzustellen, dass sie auch von der Bildverarbeitungssoftware reproduzierbar erkannt wird.
In dieser Anwendung müsste ein FOV ( field of view ) von 500x350mm von der Kamera abgedeckt werden, die dünnste Linie des Barcodes hat eine Dicke von 0,2mm. Daraus ergibt sich eine erforderliche Auflösung von 17,5MP oder 5000x3500 Pixel (0,2mm müssen durch 2 Pixel dargestellt werden-> 0,1mm/Pixel = 5000 Pixel auf 500mm x 3000 Pixel auf 300mm).
Eine gute Wahl für diese Aufgabe ist die 'MER2-2000-19U3M', a 20MP rolling shutter camera with a 1" Sony IMX183 sensor, eine 20MP-Rolling-Shutter-Kamera mit einem 1“ Sony IMX183-Sensor. Da die Barcodes schwarz-weiß sind, ist eine monochrome Kamera für diese Anwendung ausreichend.
Da die Barcodes auf 5 verschiedenen Seiten der Verpackung angebracht werden können (oben, vorne, hinten, links oder rechts), entschied sich der Kunde, für jede Blickrichtung ein Kameraset einzusetzen, um alle möglichen Blickrichtungen zuverlässig abzudecken.
Prinzipiell könnte dieser Arbeitsschritt in Zukunft noch weiter vereinfacht werden, indem die Pakete bei der Anlieferung in einer definierten Position auf das Förderband gelegt werden. Damit wäre sichergestellt, dass sich der Barcode nur auf einer Seite befinden kann und eine Kameraeinrichtung nur dort im Scantunnel notwendig wäre.
Der Kunde befürchtete jedoch, dass der gesamte Prozess regelmäßig gestoppt werden könnte, nur weil die Positionierung bei der Anlieferung der Pakete nicht korrekt durchgeführt wurde. Die Kosten für diese Unterbrechung würden schnell die Kosten für die Kamerasets übersteigen, die für die Inspektion aller Seiten der Pakete erforderlich sind.
Auswahl des Objektivs für IMX183
Um das richtige industrie-objektive zu ermitteln, verwenden wir unseren Objektiv-rechner.
Der MER2-2000 verwendet einen 1"-Sensor mit einer Auflösung von 5496x3672 Pixeln bei einer Pixelgröße von 2,4µm. Bei Verwendung eines C-Mount-Objektivs mit einer Brennweite von 16mm 'VA-LCM-20MP-16MM-F2.8-110' und einem Arbeitsabstand von 680mm ergibt sich ein FOV von 547x366mm.
Lens Calculator
Maschinenvisionsbeleuchtung für Lagerlogistik
Neben der Auswahl der Kamera und der Objektive ist eine gleichmäßige und homogene Ausleuchtung des Bereichs aus allen Richtungen für diese Anwendung unerlässlich. Unsere Empfehlung hierfür ist die Maschinenvisionsbeleuchtung aus unserer Bar Light Serie VA-BL3, die in verschiedenen Größen und Farben erhältlich ist.
Um die Kamerakonfiguration vor äußeren Einflüssen zu schützen, verwendet der Kunde unser Aluminium-Gehäuse für Maschinenvisionskameras. Der besondere Vorteil dieser Schutzgehäuse liegt in ihrer Flexibilität dank des modularen Gehäusedesigns. Objektive unterschiedlicher Größen können verwendet werden. Dies gibt dem Kunden die Möglichkeit, das Schutzgehäuse auch dann weiterhin zu nutzen, wenn sich die Anwendung ändert, z.B. wenn sich das Sichtfeld (FOV) oder der Arbeitsabstand ändern.
Unterstützung der Lagerlogistik durch Computer Vision?
Die Bildverarbeitungstechnologie bietet eine leistungsstarke Lösung für die Automatisierung von Lagerprozessen und die Optimierung von Logistikabläufen. Durch die Implementierung von Kamerasystemen mit Bildverarbeitungssoftware können Lagerhäuser ihre Bestände in Echtzeit verwalten, die Qualitätskontrolle sicherstellen, Arbeitsabläufe rationalisieren und die Fernüberwachung ermöglichen.
Wie das Beispiel des Scantunnels zeigt, ist die sorgfältige Auswahl von Kameras, Objektiven und Beleuchtung entscheidend für eine erfolgreiche Implementierung. Mit der richtigen Planung und den richtigen Komponenten kann die Computer Vision die Effizienz und Genauigkeit in der Lagerlogistik erheblich verbessern.
Möchten auch Sie eine ähnliche Anwendung implementieren? Wir unterstützen Sie gerne bei der Auswahl der richtigen Komponenten für Ihre Lager- und Logistikautomation. Sprechen Sie uns einfach an!
