Billardroboter zeigt Mechatronik im Einsatz

Engineering Billardroboter zeigt Mechatronik im Einsatz

01.07.2026 Quelle: HSBI 1 min Lesedauer

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Ein studentisches Team der Hochschule Bielefeld (HSBI) hat am Campus Gütersloh einen vollautomatisierten Billardtisch entwickelt, der eigenständig gegen menschliche Spieler antreten kann. Das System kombiniert Bildverarbeitung, Steuerungstechnik und präzise Mechanik zu einer durchgängigen Automatisierungslösung.

Studierende des praxisinterierten Bachelorstudiengangs Mechatronik/Automatisierung am Campus Gütersloh der HSBI entwickelten im Rahmen eines zweisemestrigen Projekts einen vollautomatisierten Billardtisch, der selbstständig gegen menschliche Spieler antreten kann.(Bild: P. Pollmeier/HSBI) — Studierende des praxisinterierten Bachelorstudiengangs Mechatronik/Automatisierung am Campus Gütersloh der HSBI entwickelten im Rahmen eines zweisemestrigen Projekts einen vollautomatisierten Billardtisch, der selbstständig gegen menschliche Spieler antreten kann.
(Bild: P. Pollmeier/HSBI)

Der Tisch erfasst zunächst die Position aller Kugeln, berechnet innerhalb weniger Sekunden den optimalen Spielzug und führt diesen automatisiert aus. Grundlage ist ein mechatronisches Gesamtsystem, das über zwei Semester hinweg im Rahmen eines Praxisprojekts an der Hochschule Bielefeld (HSBI) entstand.

Bildverarbeitung und Machine Learning für präzise Kugelerkennung

Eine zentrale Herausforderung war die zuverlässige Erkennung der Kugelpositionen unter variierenden Bedingungen. Zum Einsatz kommt eine monochrome Kamera, die mit mehrfarbigen Lichtimpulsen arbeitet und daraus ein Farbbild generiert. Die Auswertung erfolgt über ein Machine-Learning-Modell, das Kugeln klassifiziert und Positionsdaten berechnet.Die erreichte Genauigkeit liegt bei rund 0,5 mm Positionsgenauigkeit und 0,2 mm Wiederholgenauigkeit. Verzerrungen durch Optik und Aufbau werden softwareseitig kompensiert.

SPS steuert Stoßplanung und Bewegung

Die Systemarchitektur trennt Bildverarbeitung und Steuerung: Während Kugelerkennung und Stoßplanung Python-basiert erfolgen, übernimmt eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) die Ausführung. Die Kommunikation erfolgt über eine definierte Schnittstelle. Die Bewegungssteuerung wurde mit Twin-CAT umgesetzt. Die SPS berechnet unter anderem Stoßwinkel, Kraft und Bahnplanung und verhindert Kollisionen mit Kugeln oder Banden. Auch komplexe Spielsituationen, etwa enge Balllagen oder Bandenstöße, werden berücksichtigt.

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Die Steuerung des Roboters erfolgt über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die Kugelpositionen, Stoßwinkel und Stoßstärke verarbeitet und den Stoß so ausführt, dass Kollisionen mit Kugeln oder Banden vermieden werden. (Bild: P. Pollmeier/HSBI)

Bevor der Roboter einen Stoß ausführt, erfasst eine Kamera zunächst die Position aller Kugeln auf dem Tisch. Anschließend berechnet das System innerhalb weniger Augenblicke den optimalen Spielzug und führt diesen autonom aus. (Bild: P. Pollmeier/HSBI)

Für die präzise Kugelerkennung setzten die Studierenden eine monochrome Kamera mit verschiedenfarbigen Blitzen ein. Mithilfe eines Machine-Learning-Modells werden die Kugeln erkannt, klassifiziert und ihre Positionen millimetergenau bestimmt.(Bild: P. Pollmeier/HSBI)

Damit der Billardtisch auch auf Veranstaltungen und Messen präsentiert werden kann, entwickelten die Studierenden ein transportables System. Der Tisch lässt sich von vier Personen tragen und passt durch Türen, Aufzüge und in einen Transporter.(Bild: P. Pollmeier/HSBI)

Mechanik und Software eng verzahnt

Neben der Software stellte die mechanische Umsetzung hohe Anforderungen. Ziel war eine reproduzierbare Stoßausführung mit hoher Präzision. Das System erreicht eine Trefferquote von rund 80 Prozent. Fehleranalysen erwiesen sich als besonders anspruchsvoll, da Abweichungen sowohl aus der Mechanik, der Bildverarbeitung als auch der Steuerung resultieren konnten.

Sicherheits- und Mobilitätskonzept integriert

Für den sicheren Betrieb sorgen integrierte Sicherheitsscanner, die Personen im Umfeld erkennen und den Betrieb bei Bedarf stoppen. Zusätzlich signalisiert ein LED-System den Status des Sicherheitsbereichs. Der Tisch ist zudem mobil ausgelegt und kann für Demonstrationen oder Messeauftritte transportiert werden

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Stand: 08.12.2025

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