Drohne erfasst Lagerbestand im autonomen Flug

Industrielle Bildverarbeitung im autonomen Flug

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Lagerinventuren sind unverzichtbar, allerdings aufwendig, dementsprechend teuer und zudem fehlerträchtig. Fortan sollen verstärkt Drohnen automatisch Paletten-Label in der Logistik finden, um Personal zu entlasten und für eine höhere Qualität in der Bestandsführung zu sorgen. Der technische Clou ist eine Scannermodul-Robotik, die es mit entsprechender Sensorik schafft, Palettenlabel während des autonomen Drohnenfluges vielseitig und zuverlässig zu erfassen. Manuelles Scannen ade.

Nico Schröder, Korrespondent elektro AUTOMATION

Inhaltsverzeichnis

1. Bildverarbeitung und Scannermodul-Robotik 2. Bild der Palette wird gemacht 3. Datenerfassung im autonomem Flug

Die Lager- und Bestandsführung möglichst zu automatisieren, ist für Logistiker ein wichtiger Wettbewerbsvorteil. Zudem bietet sich die Chance, Digitalisierung innerhalb des Unternehmens und entlang der Lieferkette zu beschleunigen sowie Informationen transparent zu gestalten. Um Paletten-Label automatisiert zu erfassen, können beispielsweise Drohnen eingesetzt werden. Der autonome Flug einer Drohne gepaart mit der Fähigkeit, Daten in wichtigen Bereichen manueller Speicherstrukturen mit einer Vielzahl von Flugsensoren zu erfassen, ist ein Novum in der Logistik. In acht Pilotprojekten mit insgesamt 25 Drohnen bereits realisiert, sollen ab Anfang kommenden Jahres spezielle Inventur-Drohnen – über die Nullserie hinaus – verkauft werden. Das vor etwa eineinhalb Jahren als Spin-Off des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund gegründete Startup Doks Innovation verspricht Anwendern, mit seiner eigens für die Logistik entwickelten Drohne, vor allem Zeit und Geld zu sparen sowie eine neue Qualität des Scannens zu etablieren.

Bildverarbeitung und Scannermodul-Robotik

Die Inventur-Drohne namens Inventairy ist als ein cyber-physisches System einzustufen, das sowohl die physische Bestandserfassung vor Ort durchführt als auch im digitalen Sinne ein Abbild der realen Welt als Dienstleistung anbietet. Als Basis dienen Methoden der Software-Architekturentwicklung sowie Vernetzungstechnologien aus dem Industrie-4.0-Umfeld. Mithilfe von Bildverarbeitung und Machine Learning wird dem Flugroboter beigebracht, in Bilddaten gewünschte Informationen zu finden. Welche Informationen das genau sind, wird per initialem und konstant folgendem Training im Betrieb beschrieben.

Das System wird durch die verwendete Sensorik in die Lage versetzt, die Umgebung selbstständig wahrzunehmen und zu analysieren, um darauf basierend durch ein Lager zu navigieren, logistische Objekte zu erfassen und eine Inventur durchzuführen. Die flexible, multisensorische Hardware verfügt über Vision-Sensoren, eine Scannertechnologie für 1D- und 2D-Codes, die Codes vollständig autonom erkennt und scannt, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, eine inertiale Messeinheit sowie Stereo-Vision.

Bild der Palette wird gemacht

Sind Labels einmal nicht lesbar, weil sie beispielsweise beschädigt sind, wird auf jeden Fall ein Bild von der Palette gemacht. Das heißt, der Logistiker kann sich für den Stellplatz ergänzend ein hochauflösendes Bild ansehen. Außerdem wird ein Soll-Ist-Abgleich gefahren. Aus dem System des Logistikers stehen Daten bereit, die mit den Ist-Daten abgeglichen werden. Befindet sich also an einem Stellplatz keine Palette, fliegt die Drohne nach kurzer Zeit weiter und macht ein Bild vom leeren Stellplatz. In der Software ist ein Ampelsystem sichtbar, das sagt, inwiefern die Labels stimmen.

„Eine Herausforderung in der Entwicklung der Drohnen ist die Vielfalt des Logistikumfelds mit reflektierenden Folien, Belüftungssystemen und verschiedenen Beleuchtungsszenarien gewesen“, sagt Sebastian Federmann, CEO bei Doks Innovation. An diese Umstände hätten die Ingenieure das Hardwarekonzept sowie die Prozesse der Datenanalyse im Laufe der Entwicklung angepasst. Das Besondere der Sensor-Technologie sei dabei zum einen das Zielen des Scannermoduls auf das richtige Label. Zum anderen sei es der Umgang mit der Bewegung des Flugroboters. Diese mache eine Anpassung des Zielens an die aktuelle Flugrichtung und -geschwindigkeit notwendig, was aufgrund der Scannermodul-Robotik gelingen würde. Des Weiteren gelinge mit dieser Technologie die Reaktion auf verschiedene Label.

Datenerfassung im autonomem Flug

Die Drohnen sind speziell für den Innenbereich ausgelegt. Ihr Rahmen entspricht einem Quadro-Copter mit dreiblättrigen Rotoren. Ausgeliefert werden sie mit Leitstand in Form eines Notebooks. Ein Leitstand kann für vier bis fünf Drohnen verwendet werden, um diese parallel ansteuern zu können. Gesteuert wird das System durch einen sogenannten Operator, der beim Anwender befähigt wird, das System einzusetzen. Eine ständige manuelle Steuerung des Fluges über die Fernbedienung ist aber nicht vorgesehen, da es ineffizient wäre. Der Operator kann für mehrere Drohnen verantwortlich sein, indem er die Flüge der Systeme über ein Display verfolgt. Über ein Dashboard erhalten Lagerleiter die Inventurergebnisse auf einen Bildschirm. Ein- und ausgehende Informationen sind überwachbar und Kapazitäten werden als transparente Information aufbereitet. Das dient sowohl der Beweissicherung als auch als prospektives Planungstool.

Momentan erkennen Logistiker mithilfe der Drohnen-Daten leere und volle Stellplätze. Gleichzeitig wird die Technologie dahingehend weiterentwickelt, dass die Temperatur der zu erfassenden Objekte gemessen werden kann und produktspezifische Defekte erkannt werden können. Darüber hinaus sollen die Drohnen künftig Objekte auf einer Palette zählen. Die gesammelten Informationen werden über intelligente Schnittstellen und Dienste an Drittsysteme wie Warehouse-Management-Systeme übertragen. Dies ermöglicht die unmittelbare Weitergabe ausgewählter kontextbezogener Informationen. Die Daten werden in einem ersten Schritt übers Gateway von mehreren Drohnen gesammelt, zu denen es mehrere Schnittstellen gibt. Hier bestehen unterschiedliche Übertragungsmöglichkeiten. Die Daten können über Nahfunk per 868 beziehungsweise 900 MHz übermittelt werden. Auch die Übermittlung via WLAN ist möglich. Diese beiden Optionen erlauben die simultane Datenübertragung, müssen jedoch vom Kunden genehmigt werden.

Tatsächlich entscheiden sich derzeit die meisten der Pilotkunden für die Offline-Möglichkeit, bei der die Daten per USB-Stick übertragen werden. Die Daten können dann an dem verbundenen Leitstand eingesehen und verarbeitet werden. Im folgenden Schritt wird das Ergebnis in Warenwirtschaftssysteme wie SAP, Sage oder Oracle übertragen oder es wird im Lagerverwaltungs-System (WMS) des Kunden verarbeitet. Dies ist je nach Integrationstiefe und -möglichkeit per Upload auf Netzwerkfreigabe durchführbar – mit abgestimmtem Dateiformat (CSV) oder per USB-Stick.

Weitere Details zum Inventairy-Projekt: hier.pro/VxyX4

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