Kommissionieren von Artikeln

Die Erfindung betrifft ein Lager- und Kommissioniersystem zum vollautomatisierten Kommissionieren von Artikeln, die in Lagerladehilfsmitteln gelagert und einem Auftrag zugeordnet kommissioniert werden, mit:

einem Artikellager;

einer ersten Fördertechnik, die aus dem Artikellager ausgelagerte Lagerladehilfsmittel zu einem mannlos arbeitenden Kommissionierplatz hin befördert;

einer vollautomatischen Roboter- und Greifeinheit an dem Kommissionierplatz, die zu kommissionierende Artikel aus den Lagerladehilfsmitteln entnimmt und dem Auftrag zugeordnet ablegt, wobei die einem Auftrag zugeordnet insbesondere in einem

Auftragsladehilfsmittel abgelegten Artikel anschließend über eine zweite Fördertechnik abtransportiert werden;

einer Bilderkennungseinrichtung zum Ermitteln möglicher Greifpunkte für die Greifeinheit, um Artikel aus den Lagerladehilfsmitteln zu greifen

Das Dokument EP 2 315 714 Bl offenbart so Lager- und Kommissioniersystem, von dem zu kommissionierende Artikel aus dem Artikellager ausgelagert und über die erste

Fördertechnik der durch einen Delta-Roboter gebildeten Roboter- und Greifeinheit zugeführt werden. Im Bezug auf den Artikelstrom auf der ersten Fördertechnik betrachtet stromaufwärts ist der Roboter- und Greifeinheit zugeordnet eine Bilderkennungseinrichtung vorgesehen, die auf die mit der ersten Fördertechnik transportierten Lagerladehilfsmittel gerichtet ist. Die bekannte Bilderkennungseinrichtung ermittelt die Lage und Position der in den Lagerladehilfsmitteln transportierten Artikeln selbst dann, wenn diese chaotisch angeordnet in dem Lagerladehilfsmittel enthalten sind. Aus dieser Lage- und

Positionsinformation der einzelnen Artikel werden von der Bilderkennungseinrichtung für die Greifeinheit Greifpunkte ermittelt, um einen oder mehrere Artikel aus dem

Lagerladehilfsmitteln zu greifen.

Bei dem bekannten Lager- und Kommissioniersystem hat sich als Nachteil ergeben, dass die Bilderkennungseinrichtung zwar gegebenenfalls genaue Greifpunkte für die Greifeinheit ermittelt, jedoch kann es bei dem Transport des Lagerladehilfsmittels von der

Bilderkennungseinrichtung bis zur Roboter- und Greifeinheit zu einem Verrutschen einzelner Artikel kommen. Dies passiert insbesondere dann, wenn die Artikel in dem Lagerladehilfsmittel chaotisch auf einem Haufen liegen und somit leicht verrutschen können. Die Greifeinheit hat in so einem Fall falsche Greifpunkte und kann den Artikel nicht greifen, weshalb es zu einer Fehlersituation an dem Kommissionierplatz kommt. Diese Fehlersituation ist von der übergeordneten Steuereinrichtung nur sehr schwer korrigierbar, da das Lagerladehilfsmittel nun nochmals über die gesamte Fördertechnik dem

Kommissionierplatz zugeführt werden muss. Hierdurch kann es zu Verzögerungen oder Fehlern in der Kommissionierung kommen.

Weiters hat sich bei dem bekannten Lager- und Kommissioniersystem der Nachteil ergeben, dass ist es nicht möglich ist mehrere Artikel aus demselben Lagerladehilfsmittel zu kommissionieren, ohne für jeden zusätzlich zu kommissionierenden Artikel die

Fördertechnik und somit die vorgelagerte Bilderkennungseinrichtung erneut zu durchlaufen, da sich das Schlichtmuster bzw. die Position jedes einzelnen Artikels nach einem

Greifvorgang verändern kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager- und Kommissioniersystem zu schaffen, bei dem die vorstehenden Nachteile vermieden sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabestellung dadurch gelöst, dass die Bilderkennungseinrichtung zumindest eine und vorzugsweise zumindest zwei Kameras im Bereich der Greifeinheit aufweist wobei, wenn zumindest zwei Kameras vorgesehen sind deren Aufnahmerichtungen zueinander geneigt in das im Greifbereich der Greifeinheit befindliche Lagerladehilfsmittel ausgerichtet sind.

Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass die Bilderkennungseinrichtung unmittelbar vor und sogar während der Annäherung der Roboter- und Greifeinheit an den zu greifenden Artikel mögliche Greifpunkte des ausgewählten Artikels ermittelt. Da die

Bilderkennungseinrichtung direkt über der Roboter- und Greifeinheit vorgesehen ist, ist kein Transport des Lagerladehilfsmittels von der Bilderkennungseinrichtung zu der

Roboter- und Greifeinheit nötig, bei dem der oder die zu greifenden Artikel ihre Position oder Lage verändern könnten. Durch die Anordnung der Kameras der

Bilderkennungseinrichtung und durch das unmittelbare Weitergeben der von der

Bilderkennungseinrichtung ermittelten Greifpunkte an die Roboter- und Greifeinheit kann auch noch während dem Greifvorgang die Roboter- und Greifeinheit nachjustiert werden und der zum Kommissionieren vorgesehene Artikel zuverlässig gegriffen werden. Als weiterer Vorteil hat sich ergeben, dass an dem Kommissionierplatz aus einem

Lagerladehilfsmittel mehrere Artikel hintereinander kommissioniert werden können, da nach jedem Greifvorgang eine weitere Bilderkennung durchgeführt werden kann. Das wird durch eine Synchronisierung der Bewegung des Greifers der Greifeinheit mit der aktuellen Bildinformation der Bilderkennungseinrichtung erreicht.

Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch erwiesen die Position der zumindest zwei und vorteilhafterweise vier Kameras der Bilderkennungseinrichtung von den im dem Lager- und Kommissioniersystem verwendeten Lagerladehilfsmitteln abhängig festzulegen. In diesem Zusammenhang kommt es insbesondere auf die Höhe und die Breite der

Lagerladehilfsmittel an und, ob Facheinteilungen die Lagerladehilfsmittel unterteilen. Hierdurch ist sichergestellt, dass alle Bereiche in den Lagerladehilfsmitteln von der Bilderkennungseinrichtung zur Bestimmung der Lage und Position der Artikel gut eingesehen werden können.

Weiters hat sich als vorteilhaft erwiesen den Bereich der Bilderkennungseinrichtung mit einem Muster oder Gitter zu beleuchten. Hierdurch kann die Genauigkeit der Positions- und Lagebestimmung deutlich verbessert werden. Besonders vorteilhaft ist es

Beleuchtungsmittel zu wählen, die in einem für den Menschen nicht sichtbaren

Frequenzbereich beleuchten, und Kameras zu wählen, die eben in diesem Frequenzbereich empfindlich sind.

Der von der Greifeinheit gegriffene Artikel kann von der Roboter- und Greifeinheit in den Aufnahmebereich einer Kamera der Bilderkennungseinrichtung zur Identifizierung des Artikels anhand einer an dem Artikel angebrachten Kennung (z.B. Barcode) gehalten werden. Ebenso kann der gegriffene Artikel zu einem Labelapplikator gehalten werden, der ein Label beziehungsweise einen Aufkleber auf den Artikel abringt. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass von der Greifeinheit gegriffene Artikel zuverlässig identifiziert und gegebenenfalls noch zusätzlich gekennzeichnet werden können. Abhängig davon welcher Artikel nun identifiziert wurde, kann die Roboter- und Greifeinheit den gegriffenen Artikel in unterschiedliche Auftragsladehilfsmittel oder an einen anderen Platz ablegen. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass in den Lagerladehilfsmitteln falsch gelagerte und auch bereits mit der Greif einheit gegriffene Artikel trotzdem richtig weiter verarbeitet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs gemäßen Lager- und Kommissioniersystems werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt des Layouts eines Lager- und

Kommissioniersystems mit einem mannlos arbeitenden Kommissionierplatz.

Figur 2 zeigt den mannlos arbeitenden Kommissionierplatz gemäß Figur 1 in einer

Schrägansicht.

Figur 3 zeigt eine Bilderkennungseinrichtung mit zwei Kameras.

Figur 4 zeigt eine Bilderkennungseinrichtung mit vier Kameras.

Figur 5 zeigt den Kommissionierplatz gemäß Figur 2 in einer Draufsicht.

Figur 6 zeigt den Kommissionierplatz gemäß Figur 2 in einer Seitenansicht.

Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt des Layouts eines Lager- und

Kommissioniersystems 1 zum vollautomatisierten Kommissionieren von Artikeln, die in Lagerladehilfsmitteln 2 gelagert und an einem mannlos arbeitenden Kommissionierplatz 3 einem Auftrag zugeordnet in eines von vier Auftragsladehilfsmittel 4 kommissioniert werden. Das Lager- und Kommissioniersystem 1 weist ein Artikellager 5 auf, in dem in mehreren Ebenen Artikel in den Lagerladehilfsmitteln 2 gelagert werden. Eine

Steuereinrichtung 6 verwaltet die Lagerplätze in dem Artikellager 5 und steuert sämtliche nachstehend beschriebenen Einrichtungen zum Transport und zur Kommissionierung der Artikel an.

Ebenenbediengeräte, die zwischen den Regalen 7 des Artikellagers 5 fahren holen die Lagerladehilfsmittel 2 auszulagernder Artikel und übergeben diese an Lifte in dem

Artikellager 5. Von diesen Liften werden die Lagerladehilfsmittel 2 an eine erste

Fördertechnik 8 übergeben, die diese aus dem Artikellager 5 ausgelagerten

Lagerladehilfsmittel 2 zu dem mannlos arbeitenden Kommissionierplatz 3 hin befördert. An dem Kommissionierplatz 3 wird ein oder werden mehrere Artikel von einer

vollautomatischen Roboter- und Greifeinheit 9 aus dem Lagerladehilfsmittel 2 entnommen und dem Auftrag zugeordnet in dem dafür vorgesehenen Auftragsladehilfsmittel 4 abgelegt, worauf anhand der weiteren Figuren im Detail eingegangen ist.

Nach dem Kommissionieren wird das Lagerladehilfsmittel 2 über die erste Fördertechnik 8 wieder in das Artikellager 5 eingelagert, wenn Artikeln in dem Lagerhilfsmittel 2 verblieben sind. Wenn ein Auftrag fertig in ein Auftragsladehilfsmittel 4 kommissioniert wurde, dann wird das Auftragsladehilfsmittel 4 über eine zweite Fördertechnik 10 abtransportiert. Das Lager- und Kommissioniersystem 1, von dessen Layout in Figur 1 nur ein Ausschnitt dargestellt ist, umfasst eine Vielzahl von Regalen 7 und mehrere parallel angeordnete mannlos arbeitende Kommissionierplätze 3. Je nach Ausgestaltung des

Kommissionierplatzes 3 kann auch noch in mehr als vier Auftragsladehilfsmittel 4 parallel von der Roboter- und Greifeinheit 9 hinein kommissioniert werden. Zehn oder zwanzig Auftragsladehilfsmittel 4 parallel zu befüllen ist je nach Realisierung der Roboter- und Greifeinheit und der zweiten Fördertechnik 10 problemlos durchführbar.

Figur 2 zeigt den mannlos arbeitenden Kommissionierplatz 3 in einer Schrägansicht. Die Lagerladehilfsmittel 2 werden von der ersten Fördertechnik 8 in Richtung 11 durch einen Greifbereich 12 der Greif einheit 9 hindurch transportiert. Die Greifeinheit 9 ist durch einen am Markt erhältlichen Knickgreifer gebildet, wie er beispielsweise in der

WO 2012/163666A1 beschrieben ist. Als Roboter wird vorzugsweise ein dem Fachmann bekannter sogenannter SCARA-Roboter verwendet. Die Greifeinheit 9 könnte aber ebenfalls an einem Delta-Roboter befestigt sein, wie er in der vorstehend erwähnten EP 2 315 714 Bl beschrieben ist. Zur Ansteuerung solcher Greifeinheiten 9, um ein Objekt oder spezieller einen Artikel zu greifen und aufzuheben, müssen an die Robotersteuerung Informationen bezüglich der Greifpunkte übermittelt werden. Abhängig von der Position und Lage des Artikels und abhängig von der äußeren Form und Stabilität wird ein

Greifpunkt festgelegt.

Der Kommissionierplatz 3 weist nunmehr eine Bilderkennungseinrichtung 13 zum

Ermitteln möglicher Greifpunkte für die Greifeinheit 9 auf, um Artikel aus den

Lagerladehilfsmitteln 2 zu greifen. Die Bilderkennungseinrichtung 13 gemäß Figur 2 weist vier Kameras 14 im Bereich der Roboter- und Greifeinheit 9 auf, die in einem Rechteck über dem Greifbereich 12 angeordnet sind. Die Aufnahmerichtungen 15 der vier Kameras 14 sind zueinander geneigt und so ausgerichtet, dass die Kameras 14 in das im Greifbereich 12 der Greif einheit 9 befindliche Lagerladehilfsmittel 2 hineinreichen.

Figur 3 zeigt eine Bilderkennungseinrichtung mit zwei Kameras 14 mit einem

Lagerladehilfsmittel 2 in einer schematischen Darstellung von zwei Seiten. Die beiden Kameras 14 sind auf einem Kameraarm 16 angeordnet, der den Abstand zwischen den Kameras 14 festlegt und der in einer Entfernung El von dem mit der ersten Fördertechnik 8 transportierten Lagerladehilfsmittel 2 befestigt ist. Das Lagerladehilfsmittel 2 weist eine Höhe H, eine Breite B und eine Länge L auf, wobei es zur Lagerung unterschiedlicher Arten von Artikeln mittels Facheinteilungen 17 unterteilt ist. Durch die Neigung der

Aufnahmerichtungen 15 der Kameras 14 zueinander kommt es durch die Wände und die Facheinteilungen 17 der Lagerladehilfsmitteln 2 zu, in der Figur 3 grau dargestellten Bereichen in dem Lagerladehilfsmittel 2, in denen die Bilderkennungseinrichtung keine oder nur unzureichende Informationen bezüglich der Lage und Position der in dem

Lagerladehilfsmittel 2 befindlichen Artikel ermitteln kann. Es ist somit vorteilhaft die Position der Kameras 14 und deren Anzahl abhängig von den Lagerladehilfsmitteln 2 und deren geometrischen Dimensionen festzulegen.

Figur 4 zeigt eine Bilderkennungseinrichtung mit vier Kameras 14 mit einem

Lagerladehilfsmittel 2 in einer schematischen Darstellung von zwei Seiten. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Festlegung des Abstandes der Kameras 14 in einer Entfernung E2, die dem Abstand der Facheinteilungen 17 entspricht, ermöglicht, dass alle Bereiche in dem Lagerladehilfsmittel 2 durch die Bilderkennungseinrichtung gut erkannt werden, um die Lage und Position der Artikel in dem Lagerladehilfsmittel 2 zu ermitteln.

Die Bilderkennungseinrichtung gemäß Figur 4 weist nunmehr weiters Beleuchtungsmittel 18 auf, die das im Greifbereich 12 befindliche Lagerladehilfsmittel 2 mit dem Muster eines Gitters beleuchten. Dem Fachmann sind Beleuchtungsmittel zum Beleuchten eines Objekts mit einem Muster oder Gitter an sich bekannt, weshalb diese hier nicht näher beschrieben werden.

Figur 5 zeigt den Kommissionierplatz 3 gemäß Figur 2 in einer Draufsicht und Figur 6 in einer Seitenansicht. Die von den vier Kameras 14 ermittelte Bildinformation wird von einer Auswertungseinrichtung 19 der Bilderkennungseinrichtung 13 ausgewertet und es werden kontinuierlich mögliche Greifpunkte an die Greifeinheit 9 übermittelt. Hierfür empfängt die Auswerteeinrichtung 19 Informationen von der Steuereinrichtung 6 welche Art von Artikel in dem Lagerladetransportmittel 2 und welche Anzahl dieses Artikels aus dem

Lagerladetransportmittel 2 entnommen werden soll. Die Auswerteeinrichtung 19 ermittelt anhand der Bildinformation der vier Kameras 14 die Lage und Position der gewünschten Artikel und bestimmt den oder die Artikel und deren Greifpunkte für die Robotersteuerung. Durch das Vorsehen der Bilderkennungseinrichtung 13 mit den vier Kameras 14 im Bereich der Greifeinheit 9, um kontinuierlich mögliche Greifpunkte der zu kommissionierenden Artikel zu ermitteln, ist der Vorteil erhalten, dass kein Transport des Lagerladehilfsmittels 2 von der Bilderkennungseinrichtung 13 zu der Roboter- und Greifeinheit 9 nötig ist, bei dem der oder die zu greifenden Artikel ihre Position oder Lage verändern könnten. Durch die Anordnung der Kameras 14 der Bilderkennungseinrichtung 13 und durch das unmittelbare Weitergeben der von der Bilderkennungseinrichtung 13 ermittelten Greifpunkte an die Greifeinheit 9 kann auch noch während dem Greifvorgang die Roboter- und Greifeinheit 9 nachjustiert werden und der zum Kommissionieren vorgesehene Artikel zuverlässig gegriffen werden, wenn dieser seine Lage oder Position unmittelbar vor dem Greifen verändert, was im Fall von mehreren Greifvorgängen aus einem Lagerladehilfsmittel 2 meistens erforderlich ist.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die Bilderkennungseinrichtung 13 und Roboter- und Greifeinheit 9 derart eng zusammenarbeiten, dass Artikel nicht nur bei stehender erster Fördertechnik 8 sondern auch bei mit normaler Transportgeschwindigkeit der

Lagerladehilfsmitteln 2 entnommen und kommissioniert werden können. Die

Transportgeschwindigkeit der ersten Fördertechnik 8 kann während dem Kommissionieren beispielsweise 0,1 bis 1,2m/s betragen. Hierdurch sind, verglichen mit bekannten mannlos arbeitenden Kommissionierplätzen gemäß dem Stand der Technik, wesentlich höhere Kommissionierleistungen möglich.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wären über den Auftragsladehilfsmitteln Klappschalen vorgesehen, auf die die Roboter- und Greifeinheit die aus den

Lagerladehilfsmitteln entnommenen Artikel legen würde. Nachdem ein oder mehrere für das Auftragsladehilfsmittel vorgesehene Artikel von der Roboter- und Greifeinheit auf die Klappschale gelegt wurden, würde die Steuereinrichtung die auf der Klappschale befindlichen Artikel in das Auftragsladehilfsmittel abkippen. Hierdurch kann das

Kommissionieren weiter beschleunigt werden, da die Roboter- und Greifeinheit nicht für jeden Artikel bis in jedes Auftragsladehilfsmittel greifen muss und der Wechsel von zwei Auftragsladehilfsmitteln auf der Fördertechnik durch das Ablegen auf der Schale zeitlich überbrückt werden kann

Die Bilderkennungseinrichtung 13 weist nunmehr eine weitere Kamera 20 zum Erkennen einer Kennung des mit der Greifeinheit 9 gegriffenen Artikels auf. Die Roboter- und Greifeinheit 9 hält den gegriffenen Artikel zum Erkennen der Kennung nach dem

Aufnehmen aus dem Lagerladehilfsmittel 2 in den Aufnahmebereich der zusätzlichen Kamera 20. Hierbei kann beispielsweise ein auf der Verpackung des Artikels befindlicher Barcode oder QR-Code von der Aus Werteeinrichtung 19 erkannt werden um sicherzustellen, dass der aufgenommene Artikel auch wirklich der zu kommissionierende Artikel ist. Sollten in einem Lagerladehilfsmittel 2 mehrere Arten von Artikeln in einem Bereich des

Lagerladehilfsmittels 2 gemeinsam liegen, dann könnte die Roboter- und Greifeinheit 9 einen dieser Artikel wahllos greifen und zu der Kamera 20 halten. Anhand der Kennung würde die Auswerteeinheit 19 dann erkennen, ob dieser Artikel tatsächlich kommissioniert werden soll und basierend auf dieser Kennung auch festlegen, in welchen der

Auftragsladehilfsmittel 4 der aufgenommene Artikel abgelegt werden soll.

Der Kommissionierplatz 3 des Lager- und Kommissioniersystems 1 weist nunmehr weiters einen Labelapplikator 21 auf, der zum Anbringen eines Labels beziehungsweise Aufklebers auf dem von der Greifeinheit 9 gegriffenen Artikel ausgebildet ist. Zum Anbringen des Labels auf den gegriffenen Artikel ist die Roboter- und Greifeinheit 9 zum Transportiert des Artikels zu dem Labelapplikator 21 ausgebildet. Der Label kann zur Kennung des Artikels wiederum einen Barcode, QR-Code oder einen RFID Tag aufweisen. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass von der Greifeinheit 9 gegriffene Artikel zuverlässig identifiziert und gegebenenfalls noch zusätzlich gekennzeichnet werden können. Beispielsweise könnten eine Kennzeichnung auf die Verpackung eines Artikels geklebt werden, dass die

Verpackung beschädigt ist, wenn dies von der Bilderkennungseinrichtung 13 während dem Kommissionieren erkannt wurde.

Der Kommissionierplatz 3 ist nunmehr weiters dazu ausgebildet die kommissionierten Artikel von der Roboter- und Greifeinheit 9 in das Auftragsladehilfsmittel 4 gestapelt oder geschlichtet abzulegen. Hierdurch ist eine besonders platzsparende Positionierung der kommissionierten Artikel gegeben. Ebenso könnten aber auch leichtere Artikel auf schwerere Artikel in das Auftragsladehilfsmittel 4 von der Roboter- und Greifeinheit 9 gelegt werden.

Der Kommissionierplatz 3 ist nunmehr weiters dazu ausgebildet, dass die Roboter- und Greifeinheit 9 Lagerladehilfsmitteln 2 statt Artikeln kommissioniert. Hierdurch können leere Lagerladehilfsmittel 2 von der ersten Fördertechnik 8 auf der zweiten Fördertechnik 10 gesammelt werden.

Es kann erwähnt werden, dass die Kameras 14 auch in einem Kreis oder einer Ellipse um die Roboter- und Greifeinheit 9 angeordnet sein könnten. Die für die jeweilige Realisierung vorteilhafte Anordnung der Kameras 14 im Bereich der Roboter- und Greifeinheit wird derart festgelegt, dass möglichst viele der Kameras 14 während möglichst der gesamten Zeit freien Blick auf das Lagerladehilfsmittel 2 haben. Durch das Vorsehen mehrerer Kameras ist aber erreicht, dass auch dann, wenn gerade eine oder zwei Kameras keinen freien Blick auf das Lagerladehilfsmittel 2 haben, die anderen Kameras noch Bildinformationen für die Bilderkennungseinrichtung liefern. Im Ausnahmefall kann der Greifer der Greifeinheit von dem Roboter auch kurzfristig zur Seite gefahren werden, um allen Kameras freien Blick auf die Artikel in dem Lagerladehilfsmittel zu geben.

Es kann erwähnt werden, dass auch andere Muster als Gitter, also beispielsweise

rautenförmige oder kreisförmige Linienstrukturen, von den Beleuchtungsmitteln zur besseren Erkennung der Position und Lage der Artikel auf das Lagerladehilfsmittel beleuchtet werden können.

Es kann erwähnt werden, dass auch fünf oder beispielsweise zehn Kameras 14 bei der Bilderkennungseinrichtung vorgesehen sein könnten.

Es kann erwähnt werden, dass die Aufnahmerichtungen 15 der zwei oder mehr Kameras der Bilderkennungseinrichtung 13 zueinander parallel oder unter einem bestimmten Winkel ausgerichtet sein können. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen die

Aufnahmeeinrichtungen 15 zueinander geneigt in das in dem Greifbereich 12 der

Greifeinheit 9 befindliche Lagerladehilfsmittel 2 auszurichten. Hierdurch kann der gesamte Bereich in dem Lagerladehilfsmittel 2 besonders gut eingesehen werden.