Depaletyzacja kartonów: jak działa kamera 3D w celi

Depaletyzacja to odwrócony proces paletyzacji: robot zdejmuje kartony z palety i przekazuje je do linii lub systemu magazynowego. W przeciwieństwie do paletyzacji instalacja nie zna położenia kartonów, ponieważ żaden stos nie przypomina drugiego. Właśnie dlatego cela depaletyzująca potrzebuje kamery 3D. Ten artykuł wyjaśnia, jak działa detekcja obiektów, z jakich elementów składa się cela i kiedy automatyzacja się opłaca.

Czas czytania: około 7 minut

Dlaczego depaletyzacja jest trudniejsza niż paletyzacja

Przy paletyzacji robot sam buduje stos. Położenie i orientacja każdego kartonu są znane sterowaniu, ponieważ wynikają ze schematu paletyzacji. Przy depaletyzacji stos przybywa z magazynu lub od dostawcy. Instalacja nie zna z pewnością ani dokładnego położenia kartonów, ani ich wymiarów.

4 odchylenia sprawiają, że depaletyzacja jest bardziej wymagająca:

1. Przechylone stosy. Kartony przesuwają się podczas transportu. Obraz warstwy zdefiniowany w edytorze schematów odpowiada rzeczywistości już tylko w przybliżeniu.
2. Zmienne formaty kartonów. Zmieniający się dostawcy i produkty wnoszą różne wymiary na jednej palecie lub z palety na paletę.
3. Przekładki. Warstwy kartonu lub tworzywa między warstwami kartonów muszą być wykryte i odłożone osobno, inaczej robot chwyta przekładkę zamiast kartonu.
4. Nieznane wysokości resztkowe. Po częściowym pobraniu lub przełożeniu brakuje informacji o rzeczywistej wysokości pozostałego stosu.

Sztywno zaprogramowana cela zawodzi na tych odchyleniach. Chwyta obok, wciąga przekładki lub powoduje przestoje, które pracownik musi rozwiązywać ręcznie. Bez przetwarzania obrazu robot pozostaje ograniczony do jednorodnych palet o znanym obrazie warstw. Wszystko inne pozostaje pracą ręczną z ciężkim podnoszeniem i presją czasu.

Co robi kamera 3D w procesie depaletyzacji

Kamera 3D to czujnik, który zamienia nieznany stos w konkretne punkty chwytania. Rejestruje powierzchnię palety jako obraz głębi i dostarcza sterowaniu położenie, orientację i rzut podstawy każdego widocznego kartonu górnej warstwy. Robot planuje chwyt na podstawie tych danych zamiast nauczonego schematu.

3 liczby pokazują, co potrafią aktualne systemy:

• Skuteczność rozpoznawania. Producent systemów wizyjnych Mech-Mind podaje dla swoich rozwiązań depaletyzacyjnych skuteczność rozpoznawania powyżej 99 %, przy dokładności położenia ±5 mm.
• Szybkość detekcji. System wizyjny 3D PALLOC firmy SICK wykrywa według producenta do 2 000 kartonów na godzinę.
• Elastyczność formatów. Detekcja obiektów oparta na kamerze obsługuje zmienne formaty kartonów bez ponownego programowania celi.

Umiejscowienie kamery następuje według 2 koncepcji. Kamera górna rejestruje całą warstwę na jednym obrazie i dostarcza punkty chwytania wszystkich widocznych kartonów. Kamera na ramieniu robota rejestruje warstwę z pozycji skanowania, do której robot musi podjechać przed każdym cyklem obrazowym. To kosztuje czas cyklu, ale oszczędza portal kamery nad paletą i pasuje do ciasnych cel. Karty katalogowe MalocherBot przewidują oba warianty jako opcje wizyjne.

4 elementy celi depaletyzującej

Cela depaletyzująca składa się z 4 elementów, które muszą być do siebie dopasowane:

1. Robot. Zasięg i udźwig określają, jakie wysokości palet i ciężary kartonów obsługuje cela. W InfectoPharm robot przemysłowy typu NACHI MZ25 przenosi zapakowane kartony farmaceutyczne do 20 kg. Przy mniejszych wysokościach i ciężarach sprawdzają się również coboty.

2. Kamera 3D. Dostarcza punkty chwytania, których zaprogramowana cela nie ma. Asortyment obejmuje między innymi serię Mech-Mind i PALLOC firmy SICK: PALLOC jest zaprojektowany specjalnie do depaletyzacji, Mech-Mind dostarcza na to rozwiązanie z kamery 3D i oprogramowania. Systemy kamer w marketplace.

3. Chwytak. Próżniowe chwytaki powierzchniowe są rozpowszechnione przy depaletyzacji kartonów, ponieważ obsługują różne rozmiary kartonów jednym narzędziem. Chwytak powierzchniowy KENOS firmy Piab to typowy przedstawiciel. Granice i dobór chwytaków próżniowych przy zmiennych kartonach omawia artykuł o błędach chwytania po wymianie kartonu.

4. Podnośnik palet i oprogramowanie. Podnośnik palet podnosi stos na stałą wysokość roboczą. Robot oszczędza drogę, a czas cyklu może spaść. Oprogramowanie łączy kamerę, robota i chwytak w jeden proces i pozwala operatorowi tworzyć nowe typy kartonów jako zestaw parametrów, bez programowania.

Wydajność celi wynika ze współdziałania wszystkich 4 elementów, nie z samej kamery. Jak czas cyklu, chwytak i wymiana palety determinują rzeczywistą wydajność, przelicza artykuł o wydajności robotów paletyzujących.

Przykład praktyczny: depaletyzacja w InfectoPharm

InfectoPharm, firma farmaceutyczna z Heppenheim, depaletyzuje zapakowane leki w pełni automatycznie i przekazuje je do zautomatyzowanego systemu magazynowego. Cela to MalocherBot M, skonfigurowany jako cela depaletyzująca z 4 powyższymi elementami: robot przemysłowy NACHI MZ25, system kamer 3D Mech-Mind, chwytak powierzchniowy KENOS firmy Piab oraz podnośnik palet i oprogramowanie LUNA OS. Uruchomienie nastąpiło w 2025 roku.

Kamera Mech-Mind automatycznie wykrywa położenie i orientację kartonów na palecie. Robot pobiera opakowania i układa je parami na tackach, które są przekazywane bezpośrednio do systemu magazynowego. Zintegrowany podnośnik palet redukuje ruchy robota i umożliwia krótkie czasy cyklu przy wysokiej stabilności procesu.

W InfectoPharm detekcja obiektów oparta na kamerze obsługuje zmienne formaty kartonów bez ingerencji w sterowanie. W regulowanej produkcji farmaceutycznej to zaleta przy każdej zmianie produktu. Drugą cechą celi jest praca równoległa: instalacja stoi bezpośrednio przed linią, a ręczna depaletyzacja z podnośnikiem próżniowym Schmalz pozostaje możliwa. Automatyzację i pracę ręczną można więc łączyć. Pełna konfiguracja ze specyfikacjami znajduje się w case study InfectoPharm.

Kiedy automatyczna depaletyzacja się opłaca

Czy inwestycja w celę depaletyzującą się dla ciebie opłaca, zależy od 3 dźwigni:

1. Personel. Ręczna depaletyzacja to ciężka, monotonna praca. Cela przejmuje fizycznie obciążającą część, twój personel przejmuje zadania kontrolne i zaopatrzeniowe. InfectoPharm wykorzystuje zwolnione zasoby do prac o wyższej wartości.
2. Niezawodność procesu. Cela pracuje powtarzalnie i niezależnie od sytuacji kadrowej. Strumień materiału w kierunku systemu magazynowego pozostaje stały, także przy absencjach chorobowych czy urlopach.
3. Elastyczność. Tam, gdzie formaty kartonów często się zmieniają, detekcja kamerowa oszczędza czasy przezbrojeń, których sztywna cela wymagałaby przy każdej zmianie.

Zgodnie z regułą praktyczną: więcej palet na zmianę i cięższe kartony przyspieszają zwrot z inwestycji. Częste zmiany formatów przemawiają dodatkowo za kamerą zamiast sztywnej celi. Konkretne obliczenie z własnymi liczbami dostarcza kalkulator ROI.

Częste pytania

6 najczęstszych pytań o automatyczną depaletyzację.

Jaka jest różnica między paletyzacją a depaletyzacją?

Przy paletyzacji robot układa kartony na palecie według znanego schematu. Przy depaletyzacji zdejmuje kartony ze stosu, którego dokładna budowa jest instalacji nieznana. Depaletyzacja wymaga więc przetwarzania obrazu, które rejestruje położenie i orientację każdego kartonu przed chwytem.

Dlaczego cela depaletyzująca potrzebuje kamery 3D?

Ponieważ stos przybywa z magazynu lub od dostawcy, a instalacja nie zna położenia kartonów. Kamera 3D tworzy obraz głębi powierzchni palety i dostarcza punkty chwytania, orientację i rzut podstawy górnej warstwy. Bez kamery robot może przetwarzać tylko dokładnie znane stosy.

Co dzieje się z przekładkami przy automatycznej depaletyzacji?

Przekładki z kartonu lub tworzywa muszą zostać wykryte przez system kamerowy i odłożone osobno przez robota. Inaczej robot chwyta przekładkę zamiast kartonu. Niezawodność wykrywania przekładek przez system należy do testu chwytania z rzeczywistymi paletami.

Czy cela depaletyzująca obsługuje zmienne formaty kartonów?

Tak, jeśli pracuje z detekcją obiektów opartą na kamerze. Kamera mierzy każdy karton na obrazie głębi, a ponowne programowanie przy zmianach formatów jest zbędne. Operator tworzy nowe typy kartonów w oprogramowaniu bez programowania. W InfectoPharm działa to w codziennej eksploatacji przy zmiennych formatach.

Jak szybko depaletyzuje robot?

Wydajność zależy od czasu cyklu, chwytaka, formatu stosu i wymiany palety, nie od samej kamery. Dla samej detekcji SICK podaje wysoką rezerwę: system wizyjny 3D PALLOC wykrywa według producenta do 2 000 kartonów na godzinę.

Czy można łączyć automatyczną i ręczną depaletyzację?

Tak. Cela w InfectoPharm stoi bezpośrednio przed linią, a praca ręczna z podnośnikiem próżniowym pozostaje równolegle możliwa. Ta konfiguracja nadaje się dla zakładów, które chcą amortyzować szczyty lub wprowadzać automatyzację etapami.