Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Picken von Stückgütern, die geordnet oder ungeordnet auf einem oder mehreren Produktbändern zugeführt werden, und zum Platzieren gepickter Stückgüter in Behältern, die auf einem oder mehreren Behälterbändern zugeführt werden, wobei eine Bildaufnahmeeinheit vorgesehen ist, mit der die auf dem Produktband zugeführten Stückgüter erfasst werden, und wobei die von der Bildaufnahmeeinheit ermittelten Datensignale an eine Steuereinrichtung übertragen werden, die Picksteuersignale an Picker übermittelt, mit denen die zugeführten Stückgüter gepickt und nachfolgend in einem der besagten auf einem Behälterband zugeführten Behälter platziert werden.
Aus der EP 0 250 470 ist eine Vorrichtung zur Bewegung und zur Positionierung eines Gegenstandes im Raum bekannt. Dabei handelt es sich um einen Roboterarm mit einem Grundkörper, an dem über drei zweiteilige Arme ein Arbeitsteil angelenkt ist, an dem beispielsweise Greifer oder eine Saugereinrichtung vorgesehen ist. Diese Greifer oder Saugereinrichtung ist über eine weitere direkte Verbindung zwischen dem Arbeitsteil und dem Grundkörper elekt-risch und/oder hydraulisch ansteuerbar. Dieser Roboterarm, auch Picker genannt, ist für einen Einsatz bei Verpackungsstrassen einsetzbar.
Eine solche Verpackungsstrasse ist in der US 5 186 599 dargestellt. Dort werden flache Produkte auf einem Transportband angeliefert, die mithilfe eines Pickersystems aufgenommen werden. Mithilfe eines stromaufwärts angeordneten optischen Sensors werden die in einer seitlichen Position des Transportbandes angelieferten aufzunehmenden flachen Produkte erfasst und entsprechend von einer Gruppe von drei aufeinander folgend angeordneten Picker-elementen zeitlich nacheinander aufgenommen und als Gruppe in eine Verpackung abgegeben. Dabei berechnet eine Steuerschaltung für eine Gruppe von drei aufeinander folgenden flachen Produkten den entsprechenden Weg für das Pickersystem.
Aus der EP 0 856 465 ist ebenfalls eine Pickerstrasse bekannt, bei der ein Gegenstromverfahren von Transportband für die zu platzierenden Produkte und Behälterband zum Einsatz kommt. Hier ist eine Zeilenkamera vorgesehen, die die über die Breite des Transportbandes hindurch tretenden Produkte in deren Anzahl und in deren Lage erfasst. Bei dem Einsatz von zwei oder mehr Pickern wird eine Kamera und eine Rechnereinheit eingesetzt. Dabei werden von der Steuerung Informationen über bereits abgenommene Einzelprodukte an nachfolgende Picker übergeben.
Diese Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie wenig flexibel sind und insbesondere bei kleinen Losgrössen mit verschiedenen zu verpackenden Produkten grosse Umrüstzeiten aufweisen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren anzugeben, das eine schnellere Abarbeitung eines Transportbandes und eine schnellere Befüllung von Behältern gestattet.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den untergeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.
Das Verfahren wird nun im Detail anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Das besagte Verfahren ist insbesondere einsetzbar für das Picken und Platzieren von Stückgütern, insbesondere Süsswaren wie z.B. Pralinees, die geordnet oder ungeordnet auf einem Produktband zugeführt werden. Über dem Produktband ist ein Picker angeordnet. Es können auch vorzugsweise mehrere Picker nacheinander in Bewegungsrichtung des Transportbandes vorgesehen sein.
Das Steuerungssystem umfasst mindestens eine Bildaufnahmeeinheit, vorteilhafterweise mit einer Kamera, mit der die Gesamtheit der über Produktbänder einlaufenden zu pickenden Produkte erfassbar sind. Diese Kamera ist gegenüber dem ersten Picker stromaufwärts zu dem Transportband angeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden. Sie übermittelt an diese Steuereinrichtung die aufgenommenen Informationen. Dies kann direkt als Bildsignal geschehen oder die Kamera ist an eine auswertende Bildverarbeitungseinheit angeschlossen.
In der Bildverarbeitungseinheit, die getrennt oder in dem Steuerungssystem ausgebildet sein kann, wird die Bildinformation beispielsweise durch eine FFT-Analyse nach Produktformen und Produktlagen ausgewertet. Dabei werden beispielsweise die in der Durchsicht oder in der Draufsicht gewonnenen Konturdaten hinsichtlich der Dimension und Lage ausgewertet. Weiterhin ist es möglich, dass mit der Bildverarbeitungseinheit, deren Blickwinkel eine Ebene quer zur Bewegung des Produktbandes ausgerichtet sein kann, weitere optische Eigenschaften der zu pickenden Produkte erfasst werden. Dabei kann es sich insbesondere um einen auf einer Verpackung des Produktes aufgebrachten Produktcode handeln, der ein Strichcode oder ein direkt erkennbares Symbol sein kann. Die Produktidentifizierung kann in geeigneten Produktfällen auch durch die äussere Form des Produktes vorgenommen werden.
Weiterhin ist eine Produktidentifizierung auf der Basis der reflektierten oder gestreuten Lichtmenge bzw. der Farbe der Verpackung möglich.
Die Steuereinrichtung führt diesen Bearbeitungsschritt kontinuierlich und gegenüber anderen Bearbeitungschritten parallel und in einem getrennt ablaufenden Vorgang aus. Sie füllt die erhaltenen Signale zu den oben genannten produktspezifischen Ele-ment-informationen parallel zu dem Encodersignal des laufenden Produktbandes und dem Encodersignal des laufenden Behälterbandes in eine Tabelle ein. Damit enthält diese Tabelle Produktinformationen in Bezug auf Art des Produktes und die Orientierung sowie die zeitabhängige Position auf dem Produktband bzw. nach erfolgtem Pick- und Platziervorgang auf dem Behälterband, insbesondere in dem vorgesehenen Behälter.
Die Steuereinrichtung beinhaltet eine weitere Tabelle mit einer so genannten Pickstrategie, von denen dem Fachmann eine Reihe bekannt sind. Als Beispiel wird die Pickstrategie des kürzesten Weges für den Aufgriff des nächsten Produktes und dessen Ablage genannt. Weiterhin ist eine Pickstrategie einsetzbar, bei der jeweils das stromabwärts dem Arbeitsrand des Pickers des Produktbandes nächste Produkt aufgegriffen und in den Behälter eingesetzt wird, der stromabwärts auf dem Behälterband als nächster den Arbeitsraum des Pickers verlässt.
Die Steuereinrichtung führt parallel zu dem oben genannten Erfassungsschritt einen Berechnungsschritt aus, bei dem sie entsprechend der Pickstrategie dem oder den Pickern jeweils ein zu greifendes Produkt zuweist. Weiterhin wird an die Picker die Information des zu befüllenden Verpackungsplatzes übermittelt. Gleichzeitig werden die entsprechenden Informationen über das zu ergreifende Produkt und den zu befüllenden Verpackungsplatz gesperrt, sodass dieses Produkt und der Verpackungsplatz von der Steuereinrichtung bis zu einem weiter unten genannten Zeitpunkt nicht mehr beachtet wird.
Die Picker bearbeiten diese von der Steuereinrichtung an die Pickersteuerung übermittelte Information, indem sie sich in gleichförmiger Geschwindigkeit (d.h. ohne relative Geschwindigkeit zwischen Produktband und Greiferelement des Pickers) über dem zu erfassenden Produkt bewegen und dieses nach -einem entsprechenden Absenken aufnehmen. Anschliessend setzen sie das ergriffene Produkt in dem zugewiesenen Verpackungsplatz ab. Schliesslich übermitteln sie an die Steuereinrichtung den erfolgreichen Abschluss des Pick- und Platzierungsvorganges.
Die Steuereinrichtung löscht nun die temporär gesperrten Datensätze des zu pickenden Produktes bzw. überschreibt den Verpackungsplatz als gefüllt. Sofern, was bei manchen Produkten üblich ist, der Verpackungsplatz jeweils mehrere Produkte aufnehmen kann, dekrementiert die Steuereinrichtung den Zähler der freien Plätze an diesem Verpackungsplatz. Bei einem Wert von null freien Plätzen wird dieser Verpackungsplatz als voll markiert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist mit der oder den Kameras nicht nur das Produktband einsehbar sondern ebenfalls das Behälterband. Die auf das Behälterband ausgerichtete Kamera erfasst die eintretenden Behälter, die ebenfalls geordnet oder ungeordnet auf dem Behälterband eintreten können. Üblicherweise sind Kavitäten oder Verpackungsplätze in den Behältern in Matrizen ausgerichtet, die zumeist in rechtwinklig zueinander stehenden Zeilen und Spalten angeordnet sind. Diese Reihen und Spalten können nun schief und in einem Winkel zur Fortbewegungsrichtung des Behälterbandes stehen. Die genannte eventuelle zweite Kamera, die zu den Pickern stromaufwärts in Bezug auf das Behälterband angeordnet ist, erfasst Lage und Position der einlaufenden Behälter, beispielsweise anhand der Ausrichtung einer vorbestimmten Ecke des Behälters oder an dessen äusserer Kontur.
An Stelle der zweiten Bild-aufnahmeeinheit kann beispielsweise im Gleichstrombetrieb auch nur eine einzige Kamera und Bildaufnahmeeinheit vorgesehen sein, die einen grösseren Bildwinkel abdeckt und somit sowohl das Produktband als auch das Behälterband überwacht. Bei einer CCD-Zeilenkamera kann der Begriff weitere Bildaufnahmeeinheit daher einfach nur bedeuten, dass eine einzi ge Kamera mit einer grösseren Zahl von CCD-Elementen, eine längere Zeile, vorgesehen ist.
Bei einem Betrieb einer Pickerstrasse im Gegenstrombetrieb werden insgesamt natürlich mindestens zwei Kameras benötigt. Das oder die Produktbänder laufen in einer Gegenrichtung zu dem oder den Behälterbändern. Diese Bänder kreuzen sich dann im Bereich des oder der Picker. Die Kameras sind dann jeweils ausserhalb und stromaufwärts zu dem jeweiligen Band an einander gegenüberliegenden Enden der Pickerstrasse angeordnet.
Neben dem Gleichstromverfahren und dem oben erwähnten Gegenstromverfahren können Produktbänder und Behälterbänder auch rechtwinklig oder in einem anderen Winkel zueinander verlaufen.
Neben der Möglichkeit, dass jeder Picker die erledigten Arbeitsschritte der zentralen Steuereinrichtung übermittelt, die im Anschluss an die Auswertung und in Verfolgung der Pickstrategie an jeden Picker den nächsten Befehl übermittelt, ist es zur Entlastung von dieser zentralen Steuereinrichtung ebenfalls möglich, dass diese Information hinsichtlich der erledigten Arbeitsschritte direkt an den in Produktbandlaufrichtung bzw. in Behälterbandlaufrichtung nachfolgenden Picker übermittelt wird.
Bei dieser Vorgehensweise übermittelt die Bildverarbeitungseinrichtung der Produktkamera alle Informationen hinsichtlich der eintretenden Produkte mit den genannten Teilinformationen (Position, Ausrichtung, Produktart etc.) an den ersten Picker. Daraufhin ermittelt dieser entsprechend der ihm vorbestimmten Pickstrategie das zu pickende Produkt. Gleichzeitig liegen ihm die Informationen vor, die entsprechend einer Füllstrategie zu einem zu füllenden Produktplatz führen.
Vorteilhafterweise wird bereits während des Pick- und Platzierungsvorganges die seit der letzten Informationsübermittlung von der Kamera neu eingetroffene Information an den nächsten stromabwärts liegenden Picker übermittelt. Nach erfolgreicher Vollführung der Pick- und Platzierungsfunktion werden die bezüglich des Pickvorganges nicht übermittelten Informationen auch nicht weiter übertragen. Alternativ können auch zuerst alle Informationen übertragen werden und bei Abschluss des Pick- und Platzierungsvorganges die Informationen zu dem gepickten Produkt gelöscht werden, die zudem vorab vorteilhafterweise mit einem Sperrflag versehen worden sind.
Dieser für das Produktband erste Picker kann im Gegenstrombetrieb zugleich der für das Behälterband letzte Picker sein. Sollte sich auf Grund der vorliegenden Informationen ergeben, dass ein Behälter den Platzierungsbereich dieses Pickers nicht vollständig gefüllt verlässt oder verlassen wird, wird eine entsprechende Alarmierungsnachricht ausgegeben. Alternativ kann auch das Behälterband abgebremst werden, um noch eine Füllung zu gewährleisten.
Der für das Produktband zweite Picker erhält im Gegenstrombetrieb von dem ersten Picker über eine Steuerleitung die Informationen hinsichtlich der in seinen Pickbereich eintretenden Produkte. Dieser zweite Picker kann die gleiche Pickstrategie verfolgen wie der erste Picker oder eine andere. Er gibt diese Informationen in der oben genannten Weise in Produktbandbewegungsrichtung stromabwärts an einen dritten Picker weiter, sofern vorhanden.
Der für das Produktband zweite Picker erhält im Gegenstrombetrieb von dem dritten Picker (oder der besagten Kamera) die Informationen bezüglich der auf dem Behälterband vom Bereich dieses dritten Pickers eintreffenden Behälter hinsichtlich Position, Ausrichtung und Befüllung. Im Gleichstrombetrieb erhält der zweite Picker alle Informationen hinsichtlich Produktband und Behälterband vom ersten Picker.
The invention relates to a method for picking piece goods, which are supplied in an ordered or disordered manner on one or more product belts, and for placing picked piece goods in containers, which are fed on one or more container belts, an image recording unit being provided with which the on the Product tape fed piece goods are detected, and wherein the data signals determined by the image recording unit are transmitted to a control device, which transmits pick control signals to pickers with which the fed piece goods are picked and subsequently placed in one of said containers fed on a container belt.
A device for moving and positioning an object in space is known from EP 0 250 470. It is a robot arm with a base body, to which a working part is articulated via three two-part arms, on which, for example, a gripper or a suction device is provided. This gripper or suction device can be controlled electrically and / or hydraulically via a further direct connection between the working part and the base body. This robot arm, also called picker, can be used for packaging lines.
Such a packaging line is shown in US 5,186,599. Flat products are delivered there on a conveyor belt, which are picked up using a picker system. With the help of an upstream optical sensor, the flat products to be delivered, which are delivered in a lateral position of the conveyor belt, are detected and correspondingly picked up in time by a group of three successively arranged picker elements and released as a group into a package. A control circuit calculates the corresponding path for the picker system for a group of three successive flat products.
A picker line is also known from EP 0 856 465, in which a countercurrent process of the conveyor belt for the products to be placed and the container belt is used. A line camera is provided here, which detects the number and position of the products passing through the width of the conveyor belt. When using two or more pickers, a camera and a computer unit are used. The control system transfers information about individual products that have already been accepted to subsequent pickers.
These devices have the disadvantage that they are not very flexible and, particularly in the case of small batch sizes with different products to be packaged, have long changeover times.
Starting from this prior art, the invention is based on the object of specifying an improved method which allows a faster processing of a conveyor belt and a faster filling of containers.
This object is achieved with a method having the features of claim 1.
Further advantageous exemplary embodiments are characterized in the subordinate claims.
The method is now described in detail using preferred exemplary embodiments.
Said method can be used in particular for picking and placing piece goods, in particular confectionery such as Pralinees that are fed in an orderly or unordered manner on a product belt. A picker is arranged above the product belt. A plurality of pickers can also preferably be provided in succession in the direction of movement of the conveyor belt.
The control system comprises at least one image recording unit, advantageously with a camera, with which the entirety of the products to be picked that are coming in via product belts can be recorded. This camera is arranged upstream of the first picker to the conveyor belt and connected to the control device. It transmits the recorded information to this control device. This can be done directly as an image signal or the camera is connected to an evaluating image processing unit.
In the image processing unit, which can be separate or in the control system, the image information is evaluated, for example, by an FFT analysis according to product shapes and product positions. For example, the contour data obtained in the view or in the top view are evaluated with regard to the dimension and position. Furthermore, it is possible for the image processing unit, whose viewing angle a plane can be oriented transversely to the movement of the product belt, to detect further optical properties of the products to be picked. In particular, this can be a product code applied to a packaging of the product, which can be a bar code or a directly recognizable symbol. In suitable product cases, the product can also be identified by the external shape of the product.
Product identification is also possible on the basis of the reflected or scattered amount of light or the color of the packaging.
The control device executes this processing step continuously and in parallel with other processing steps and in a separate process. It fills the signals received for the above-mentioned product-specific element information in a table in parallel with the encoder signal of the running product belt and the encoder signal of the running container belt. This table therefore contains product information in relation to the type of product and the orientation as well as the time-dependent position on the product belt or after the picking and placing process on the container belt, in particular in the intended container.
The control device contains a further table with a so-called pick strategy, of which a number are known to the person skilled in the art. The picking strategy of the shortest path for picking up the next product and storing it is mentioned as an example. Furthermore, a picking strategy can be used, in which the product closest to the working edge of the picker of the product belt is picked up and inserted into the container, which is the next to leave the working area of the picker on the container belt downstream.
The control device executes a calculation step parallel to the abovementioned detection step, in which it assigns a product to be picked to the picker (s) in accordance with the pick strategy. Furthermore, the information of the packaging location to be filled is transmitted to the picker. At the same time, the corresponding information about the product to be gripped and the packaging location to be filled is blocked, so that this product and the packaging location are no longer observed by the control device until a point in time mentioned below.
The pickers process this information transmitted from the control device to the picker control by moving at a uniform speed (i.e. without a relative speed between the product belt and the gripper element of the picker) over the product to be detected and picking it up after a corresponding lowering. Then they put the seized product in the assigned packing station. Finally, they transmit the successful completion of the picking and placing process to the control device.
The control device now deletes the temporarily blocked data records of the product to be picked or overwrites the packaging location as filled. If, as is customary for some products, the packaging location can accommodate several products, the control device decrements the counter of the free locations at this packaging location. With a value of zero free spaces, this packaging location is marked as full.
In an advantageous embodiment, not only the product belt but also the container belt can be viewed with the camera or cameras. The camera aligned with the container belt detects the entering containers, which can also enter the container belt in an ordered or disordered manner. Usually, cavities or packaging locations in the containers are aligned in matrices, which are usually arranged in rows and columns that are perpendicular to one another. These rows and columns can now be crooked and at an angle to the direction of travel of the container belt. Said possible second camera, which is arranged upstream of the pickers in relation to the container belt, detects the position and position of the incoming containers, for example on the basis of the orientation of a predetermined corner of the container or on its outer contour.
Instead of the second image recording unit, for example in DC operation, only a single camera and image recording unit can be provided, which covers a larger image angle and thus monitors both the product belt and the container belt. In the case of a CCD line camera, the term further image acquisition unit can therefore simply mean that a single camera with a larger number of CCD elements, a longer line, is provided.
When operating a picker line in countercurrent operation, of course, a total of at least two cameras are required. The product belt or belts run in an opposite direction to the container belt or belts. These bands then cross in the area of the picker (s). The cameras are then arranged outside and upstream of the respective band at opposite ends of the picker line.
In addition to the co-current process and the counter-current process mentioned above, product belts and container belts can also run at right angles or at a different angle to one another.
In addition to the possibility that each picker transmits the completed work steps to the central control device, which transmits the next command to each picker following the evaluation and following the picking strategy, it is also possible for this central control device to relieve this information with regard to the completed work steps is transmitted directly to the picker following in the product belt direction or in the container belt direction.
With this procedure, the image processing device of the product camera transmits to the first picker all information regarding the entering products with the partial information mentioned (position, orientation, product type, etc.). The latter then determines the product to be picked according to the pick strategy predetermined for him. At the same time, he has the information that leads to a product location to be filled according to a filling strategy.
Advantageously, the information that has just arrived from the camera since the last information transmission was transmitted to the next downstream picker during the picking and placement process. After the picking and placement function has been carried out successfully, the information which is not transmitted with regard to the picking process is also not transmitted any further. Alternatively, all the information can also be transmitted first and, when the picking and placement process has been completed, the information about the picked product can be deleted, which in addition has advantageously been provided with a blocking flag in advance.
This first picker for the product belt can also be the last picker for the container belt in counter-current operation. If, based on the information available, it appears that a container does not leave the placement area of this picker or is not completely filled, a corresponding alarm message is issued. Alternatively, the container belt can also be braked to ensure filling.
In countercurrent operation, the second picker for the product belt receives the information regarding the products entering its picking area from the first picker via a control line. This second picker can follow the same picking strategy as the first picker or another one. It passes this information downstream in the direction of the product belt movement to a third picker, if present.
In countercurrent operation, the second picker for the product belt receives from the third picker (or said camera) the information regarding the position, orientation and filling of the containers arriving on the container belt from the area of this third picker. In DC operation, the second picker receives all information regarding the product belt and container belt from the first picker.