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Industrielle Automation 1/2016

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Industrielle Automation 1/2016

Sicher angeschnallt

Sicher angeschnallt 3-D-Bildverarbeitungsystem überwacht Sortierung von Kunststoffteilen für Kfz-Gurtrückhaltesysteme Das Bildverarbeitungssystem besteht aus einem Linienlaser, einer 3-D-Kamera und einem Industrie-PC oder Grate aufweisen“, ergänzt Michael Müller, der als technischer Experte für den Aufbau der Prüfanlage verantwortlich war. 3-D-Bildverarbeitung auf Triangulationsbasis Peter Stiefenhöfer Ein Gurt kann Leben retten, doch nur, wenn all seine Bauteile einwandfrei gefertigt sind. Um dies zu prüfen, hat ein Unternehmen aus Alfdorf in Kooperation mit einem Technologie-Anbieter für Bildverarbeitung eine 3-D-Anlage entwickelt. Unterschiedliche Bildverarbeitungskomponenten auf Triangulationsbasis sorgen nun dafür, dass ausschließlich Kunststoffteile im tadellosen Zustand zur Weiterverarbeitung gelangen. Manuell ließen sich die Kunststoffteile nur schwer kontrollieren und bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 40 Teilen/min war schnell klar: Diese Aufgabe kann nur durch ein leistungsfähiges Bildverarbeitungssystem gelöst werden. Die Randbedingungen für die Entwicklung der Inspektionsanlage waren dabei alles andere als einfach, denn zum einen gehören Planaritätsprüfungen zu den anspruchsvolleren Tests für die Bildverarbeitung und zum anderen lag aufgrund des weißen Kunststoffs eine deutliche Lichtstreuung vor, was die Bildauswertung erschwerte. „Wir hatten uns 2-D-Bildverarbeitungsansätze sowie kompakte, intelligente 3-D- Systeme angesehen und diese getestet, konnten die Aufgabe damit aber nicht lösen“, erinnert sich Müller. „Eine Lösung fand sich erst, als wir uns für die Prüfung der Teile an die 3-D-Bildverarbeitung auf Triangulationsbasis heranwagten. Auf diesem Feld hatten wir bisher keine Erfahrungen, doch mit Stemmer Imaging konnten wir letztendlich doch schnell ein passendes System entwickeln.“ Auf den ersten Blick lässt sich die Funktionalität des unscheinbaren weißen Kunststoffteils nicht erkennen, welches in den Inspektionsanlagen des Unternehmens Lutz im schwäbischen Alfdorf geprüft und Peter Stiefenhöfer ist Leiter der Marketing und Öffentlichkeitsarbeit bei der STEMMER IMAGING GmbH in Puchheim sortiert wird. Es hat jedoch als Teil eines Gurtrückhaltesystems in Kraftfahrzeugen eine wichtige und im Ernstfall lebensrettende Aufgabe. „Die Grundflächen dieser Kunststoffelemente des Sicherheitsgurts müssen absolut plan sein, um ihre Funktion korrekt erfüllen zu können“, erklärt Geschäftsführer Günther Lutz eine wesentliche Anforderung an die Prüfung. „Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass die Teile keine Risse 01 Nur Kunststoffteile, deren Grundflächen absolut plan sind und keine Risse oder Grate aufweisen, sind für eine Weiterverarbeitung geeignet 48 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2016

Bildverarbeitungskomponenten im Einklang Das System, das Lutz im Endausbau zur Prüfung der Kunststoffteile realisiert hat, besteht aus folgenden Bildverarbeitungskomponenten: Ein linienförmiger Laser des Herstellers Z-Laser beleuchtet die Bauteile, die über ein Transportband durch die Prüfmaschine geführt werden. Eine 3-D-Kamera von Automation Technology ist mit einem Winkelversatz zur Laserlinie über dem Band montiert und nimmt die Laserprofile nach dem Triangulationsprinzip auf. Common Vision Blox, die Bildverarbeitungs bibliothek von Stemmer Imaging, ist an dieser Bildakquisition beteiligt und stellt den Treiber für den Einzug der 3-D-Bilder zur Verfügung. Die so aufgenommenen 3-D-Bilder werden mithilfe der 3-D-Bildverarbeitungs software 3D Express von Aqsense metrisch kalibriert und in 3-D-Punktewolken überführt. Darauf erfolgt wiederum in 3-D Express ein Ebenenfit sowie die Rückprojek tion des 3-D-Bildes in ein 2-D- Grauwertbild in die gefittete Ebene. Dieses 2-D- Bild enthält weiterhin die metrisch kalibrierten Koordinaten des Prüfobjekts, kann aber im nächsten Schritt mit konventionellen 2-D-Werkzeugen ausgewertet werden. Eine Grauwertstufe entspricht dabei einer Höhe von wenigen µm. Die Auswertung der auf diese Weise umgerechneten Bilder erfolgt mit der Bildverarbeitungssoftware Sherlock von Teledyne Dalsa. „Wenn man Maschinenbauprojekte umsetzt, ist die Kombination aus 3-D Express und Sherlock die optimale Plattform. Die beiden Werkzeuge bieten Flexibilität und erlauben das Umrechnen von verschiedenen Datenstrukturen sowie eine einfache Kalibrierung“, erläutert Müller. Abgestimmte Softwarelösungen Im beschriebenen System laufen die Teile zunächst auf dem Transportband weiter durch die Maschine und werden am Ende der Förderstrecke ausgeblasen. Je nach Beurteilung des Bildverarbeitungssystems landen sie dort in Behältern für Gut- oder Schlechtteile, für die im System eine maximale Stückzahl eingegeben werden kann. Sobald die maximale Füllmenge eines Behälters erreicht ist, stoppt die Maschine und zeigt an, dass ein Kistenwechsel erforderlich ist. „Wir sind mit dieser Anlage bisher komplett reklamationsfrei, d. h. alle Teile, die wir als gut erkannt haben, waren auch tatsächlich in Ordnung“, erklärt Geschäftsführer Lutz. „An die geeigneten Komponenten haben wir uns nach der ersten Kontaktaufnahme mit Stemmer Imaging in Form einer Machbarkeitsstudie im Labor herangetastet und so die finale 02 Michael Müller von Lutz (li) und Dr. Tobias Henzler von Stemmer Imaging besprechen die Auswertung eines Bauteils Kombination zusammengestellt“, beschreibt Müller die Entwicklungsphase. „Zwischen der Bestellung der ausgewählten Bildverarbeitungskomponenten und dem Start des Serienbetriebs lagen dann gerade einmal drei Monate“, so Müller. Möglich wurde die schnelle Realisierung auch dadurch, dass mit 3-D Express und Sherlock eine auf einander abgestimmte Kombination zweier Softwarelösungen mit grafischer Benutzeroberfläche zur Verfügung steht. Damit können die 3-D-Bildaufnahme und die metrische Kalibrierung mit der eigentlichen Bildauswertung einfach konfiguriert werden, ohne dass Programmierkenntnisse notwendig sind. Das eröffnet einen schnellen Zugang zu Lösungen, die ohne 3-D-Bildverarbeitung nicht möglich wären. Weiterentwicklung des Systems Die gewonnene Zeit hat der Abteilungsleiter in die Optimierung der Anlage bei der Prüfung anderer Prüfobjekte investiert. „Als Lohnsortierer steht das Unternehmen Lutz vor der Herausforderung, dass die Maschinen schnell auf neue oder bereits zu einem früheren Zeitpunkt gelaufene Prüfobjekte eingestellt werden müssen“, erläutert Müller. Ein wichtiges Ziel sei dabei die Reproduzierbarkeit: „Die Ergebnisse müssen auch dann noch stimmen, wenn die Maschine zwischenzeitlich für eine andere Prüfaufgabe umgerüstet und im Einsatz war.“ Müller hat bereits Ideen für die Weiterentwicklung dieser und anderer Anlagen: „Wir planen, das System zu erweitern und zum Beispiel mehrere Ausgänge für verschiedene Gutteile einzubauen. Damit könnten wir dann auch eine feinere Sortierung von ähnlichen Produkten realisieren.“ Durch verschiedene Optimierungen will Müller außerdem die Geschwindigkeit der Anlage bis auf 60 Teile/min steigern und eine schnellere Umstellung auf andere Prüfobjekte ermöglichen. Fotos: Schmuckbild Fotolia, Sonstige Stemmer Imaging www.stemmer-imaging.de Robust. Innovative Infrared Technology Könnte es sein, dass Sie sich auch für besonders schnelle, leichte, exakte, individuelle und günstige Infratot-Thermometer und Infrarotkameras zur berührungslosen Temperaturmessung von –50 °C bis +3000 °C interessieren? Schauen Sie doch mal rein: www.optris.de Wie Sie es auch drehen und wenden: Wir haben den kleinsten und zugleich robustesten IR-Sensor entwickelt, weil er bis 250 ºC Umgebungstemperatur aushält. 16.–17.03.2016 Besuchen Sie uns in Halle 1A, Stand 422 (atec).

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