Intelligente Robotik für Wäschereien schließt Automatisierungslücke

Mit Systemen wie VELUM können Wäschereien ihren Durchsatz unabhängig von der Personalsituation erheblich steigern und damit ihre Wirtschaftlichkeit erhöhen.

Foto: IDS Imaging Development Systems GmbH

Das große Potential, das in dieser Aufgabe steckt, hat das deep-tech Startup sewts GmbH aus München in den Fokus genommen. Es entwickelt Lösungen, mit deren Hilfe Roboter – ähnlich dem Menschen – vorhersehen, wie sich eine Textilie verhält und ihre Bewegung entsprechend daran anpassen. Im ersten Schritt hat sich sewts eine Anwendung für industrielle Großwäschereien vorgenommen. Mit einem System, in dem sowohl 2D- als auch 3D-Kameras der IDS Imaging Development Systems GmbH zum Einsatz kommen, automatisieren die jungen Unternehmer einen der letzten verbliebenden manuellen Schritte in industriellen Großwäschereien, den Entfaltungsprozess. Obwohl 90% der Prozessschritte beim industriellen Waschen bereits automatisiert sind, fallen auf die verbliebenen manuellen Vorgänge 30% der Lohnkosten. Die Einsparungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Robotik sind an dieser Stelle also enorm.

Sewts macht IDS Kameras zu den Bildverarbeitungskomponenten eines neuartigen, intelligenten Systems, mit dessen Technologie sich nun einzelne Schritte, wie das Sortieren schmutziger Textilien oder das Einlegen der Wäsche in Faltmaschinen, automatisieren lassen. „Die besondere Herausforderung besteht dabei in der Verformbarkeit der Textilien“, erklärt Tim Doerks, Mit-Gründer und CTO. Denn während sich die Automatisierung der Verarbeitung fester Materialien, wie Metalle, mithilfe von Robotik- und KI-Lösungen vergleichsweise unproblematisch abbilden lässt, stoßen verfügbare Softwarelösungen ebenso wie klassische Bildverarbeitung bei leicht verformbaren Stoffen oftmals noch an Grenzen.

Handelsübliche Roboter- und Greifsysteme können so einfache Vorgänge, wie etwa das Greifen eines Handtuches oder Kleidungsstückes, bislang nur unzureichend ausüben. Das sewts-System VELUM kann dies leisten. Mithilfe intelligenter Software und einfach zu integrierenden IDS Kameras ist es in der Lage, forminstabile Materialien wie z.B. Textilien zu analysieren. Dank der neuen Technologie können Roboter das Verhalten dieser Materialien beim Greifen in Echtzeit vorhersagen. Sie ermächtigt VELUM, Handtücher und ähnliche Wäsche aus Frottee problemlos und faltenfrei in bestehende Faltmaschinen einzuführen, und schließt damit eine kostensensible Automatisierungslücke.

Die 3D-Kameras Ensenso S liefert robuste 3D-Daten mit der nötigen Tiefengenauigkeit, aus denen VELUM die Koordinaten für die Greifpunkte extrahiert.

Foto: IDS Imaging Development Systems GmbH

Die von sewts entwickelte Software-Suite vereint handelsübliche Roboter, Greifer und Kameras zu einem intelligenten System. Auf der Suche nach den passenden Kameramodulen waren für die Münchener neben der kompromisslosen Industrietauglichkeit gleich mehrere Kriterien ausschlaggebend: „Wir brauchen eine 3D Kamera, die kostengünstig ist, da wir je nach Systemkonfiguration zwei bis drei 3D-Kameras einsetzen. Darüber hinaus muss sie vor allem eine hohe Genauigkeit der Tiefendaten gewährleisten“, erklärt Tim Doerks. „Zusätzlich brauchen wir 2D-Kameras, die lichtempfindlich sind, einen hohen Dynamikumfang liefern und für den Einsatz in einem Mehrkamerasystem geeignet sind“.

Im IDS-Portfolio wurden die Gründer fündig: Für das Multikamerasystem VELUM fiel die Wahl auf die neue Ensenso S10 3D-Kamera sowie Modelle der uEye CP-Kameraserie. Sie haben die Aufgabe, sowohl in 2D als auch in 3D interessante Features und Greifpunkte der Textilien zu identifizieren, die dem System nach dem Waschen und Trocknen ungeordnet in einem Behälter oder auf einem Förderband zugeführt werden. Form und Lage der einzelnen Objekte sind dabei nicht vorherzusehen. Die Kameras erfassen die verschiedenen Texturen der Materialien. Sie unterscheiden, welche Säume es an einem Handtuch gibt und wo sich Ecken befinden.

Die Weiterverarbeitung der Daten geschieht via Convolutional Neural Networks (CNN) und klassischer Bildverarbeitung. „Wir nutzen IDS peak, das Software Development Kit von IDS. Wir verbinden uns über Python und die IDS Library mit unserem System“, verrät Till Rickert, Mit-Gründer und CPO von sewts. „Der Mehrwert des IDS Softwarepakets liegt für uns vor allem in der einfachen Kalibrierung und Einbindung in unser High Tech Vision System“, führt er aus.

„KI ist der Kern unserer Technologie. Es bedarf intelligenter Algorithmen, um adaptive Systeme zu bauen, die mit nicht-deterministischen Automatisierungsprozessen zurechtkommen. Deshalb nutzen wir die neuesten Erkenntnisse der KI-Forschung, verfeinern sie für unsere Bedürfnisse und fügen sie schließlich zu einem großen Ganzen zusammen“, ergänzt Till Rickert. Es empfängt diverse Sensordaten (z.B. optische Informationen), zieht daraus Schlüsse auf einer menschenähnlichen Kognitionsebene und übersetzt diese in Roboterbefehle. Auf diese Weise führen Systeme wie VELUM Aufgaben durch, für die bisher der menschliche Verstand erforderlich war. Genau das entspricht der Unternehmensphilosophie von sewts: „Unser Ziel ist es, komplexe manuelle Arbeit in reibungslose Automatisierung zu verwandeln.“ Darüber hinaus sind künftig auch Applikationen mit Materialien geplant, die keine Textilien sind. Für Technologien wie diese gibt es viele potenzielle Anwendungsfälle, und Bildverarbeitung wird eine bedeutende Rolle spielen. Künstliche Intelligenz wird diese Entwicklung beschleunigen.