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Industrielle Automation 6/2015

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Industrielle Automation 6/2015

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Für ein perfektes Ergebnis Modulare Digitalkameras ermöglichen exakte Qualitätskontrolle in flexiblen Prüfsystemen PC-Komponenten und die Inspektionssoftware.“ In diesem Bereich steckt ein Teil des wesentlichen Know-hows des Unternehmens: „Wir haben einen Baukasten von rund 150 Tools entwickelt, die je nach Aufgabenstellung zum Einsatz kommen und z. B. die Prüfung verschiedener Höhen oder Durchmesser der Prüfobjekte ermöglichen. Welche Softwarewerkzeuge sich aus diesem Pool für die Prüfung welcher Bauteile und die Erkennung welcher Fehler eignen, können wir aus unserer mehrjährigen Erfahrung abschätzen.“ Auch bei der Bildverarbeitungshardware setzt das Unternehmen auf Standardkomponenten, die größtenteils von Stemmer Imaging bezogen werden. Hierzu zählen auch Digitalkameras von Allied Vision. Dank ihres Modularkonzepts sind vielfältige Hardware-Varianten erhältlich – etwa Winkel köpfe, optische Filter oder spezielle Objektivanschlüsse. So passt sich die Kamera den Anforderungen der Prüfsysteme an und nicht umgekehrt. Jean-Philippe Roman Kleinste Fertigungsfehler können in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie zu einem Stillstand des Fließbandes führen und so Verluste in Millionenhöhe verursachen. Um dies zu verhindern, müssen Bauteile und Komponenten höchsten Qualitätsanforderungen und -kontrollen gerecht werden. Flexible Prüfsysteme, ausgestattet mit modularen Digitalkameras, können diese Aufgabe bewältigen. Anlagen der Optisort-Serie des Unternehmens Gefra aus Stadtroda kommen vor allem in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie zum Einsatz und sorgen dafür, dass die geprüften Verbindungselemente den Anforderungen entsprechen. Bei den zu untersuchenden Objekten handelt es sich meist um metallische Bauteile aus dem Fastener-Sektor. Hierzu zählen Schrauben, Muttern oder Scheiben. Aber auch Kunststoffteile, Zündstifte für Airbags oder Verschlusskappen werden auf ihre Geometrie- und Oberflächeneigenschaften geprüft. Diese Vielfalt hat ihre Tücken, wie Thomas Rothweiler, Gründer und geschäftsführender Gesellschafter des Unternehmens, ausführt: „Jedes neue Prüfteil bringt gewisse Herausforderungen mit sich. Das beginnt bei der Zuführtechnik, setzt sich beim Handling im Automaten fort und endet bei wechselnden Anforderungen an die Bildverarbeitung.“ So besteht z. B. bei Spritzgussbauteilen oft das Problem der Anspritzpunkte, die geometrisch unterschiedlich ausfallen können. „Solche Effekte können beim Materialfluss und bei der optischen Inspektion zu einer Herausforderung werden“, so Rothweiler. „Auch das zuverlässige Erkennen von Kratzern oder Beschichtungsfehlern, z. B. auf Metallscheiben, ist in den geforderten Geschwindig keiten meist nicht einfach zu realisieren.“ Individuelle Anpassung an Prüfsysteme Aufgrund der Vielfalt bei den Prüfteilen und -materialien hat Gefra bisher fast nie zwei oder mehr identische Maschinen gebaut. Dennoch zählt Rothweiler die Optisort- Anlagen nicht zum Bereich Sondermaschinenbau, was dem modularen System zu verdanken ist. „Unser Maschinenkonzept setzt in allen Teilfunktionen auf Standardmodule. Dies gilt sowohl für die mechanischen Komponenten als auch für die Zwölf Kameras sichern die Qualitätskontrolle Die Konzentration auf standardisierte Elemente gilt auch für die aktuelle und bislang größte Anlage, die der Hersteller aus Stadtroda realisiert hat. Bei dieser Anlage werden Verschraubungen zur Befestigung von Bremsleitungen in Fahrzeugen inspiziert. Hierbei kommt es auf die genaue Einhaltung der Toleranzen aller geometrischen Größen und der Qualität der Gewinde an, um eine hundertprozentige Funktion zu gewährleisten. Der Prüfprozess beginnt mit der Zuführung der Verschraubungen. Sie werden als Schüttgut angeliefert, über einen mechanisch angepassten Rütteltopf vereinzelt und dem eigentlichen Sortiersystem in zwei möglichen Positionen zugeführt. Dann werden die Schrauben auf einen rotierenden Glasring übergeben und so an den sechs Prüfstationen vorbeigeführt. Die erste Station misst geometrische Größen wie den Gewindedurchmesser, die Bohrungen sowie per Kantenverfolgung die Abmessungen des Sechskants der Schrauben, um die korrekte Schlüsselweite sicher- Jean-Philippe Roman, Corporate Marketing Manager, Allied Vision Technologies GmbH in Stadtroda 30 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015

zustellen. Zudem werden mögliche Grate an den Prüflingen erkannt. Wie bei allen Stationen werden hier telezentrische Beleuchtungen und Optiken verwendet, um die exakten Werte zu ermitteln. „So erzielen wir Genauigkeiten im Hundertstel-Millimeter-Bereich“, erklärt Rothweiler. Räumlich an der gleichen Station angeordnet ist ein weiteres Teilsystem, bei dem die Gewindenenn- und -kerndurchmesser, die Phase, die Höhe sowie die Steigung in der Seitenansicht vermessen werden. Die folgende Station ist mit LED-Dunkelfeldbeleuchtungen ausgestattet und erlaubt eine weitere Konturprüfung auf Späne. Im Anschluss erfolgt eine Oberflächenprüfung, bei der Beschädigungen wie Eindrücke, Kratzer, Deformationen oder Beschichtungsfehler erkannt werden. Zur Bestimmung der Unterschiede in der Beschichtung sowie der Helligkeits- und Farbabweichungen dient die nächste Prüfstation, die von oben und unten beleuchtet wird. Am Ende des Prüfablaufs wird kontrolliert, ob die Gewindeverläufe die richtige Ausrichtung aufweisen, ob sie durchgängig sind und ob die Gewindespitzen und der Gewindegrund den Anforderungen entsprechen. Dazu sind vier Kameras installiert, die um je 90° versetzt angeordnet sind. Jede deckt einen Winkel von 110 bis 120° ab, sodass Objekte überlappend rundum inspiziert werden können. Steuerung und Auswertung über einen PC Die Manta-Kameras in einer optionalen Winkelkopfversion sparen Platz und verfügen über eine horizontale sowie vertikale Sensorausrichtung Bei allen zwölf Kameras handelt es sich um Manta G-223B-Kameras von Allied Vision, eine Industriekamera mit GigE Interface. Bei der Lösung für Gefra wurden verschiedene Filtervarianten eingesetzt, beispielsweise Infrarotlicht bei den Durchlichtprüfungen. An diesen Stationen ist die Kamera anstelle des regulären Schutzglases mit einem RG715 IR-Pass-Filter ausgestattet. Auch die diversen Gehäusevarianten des Modularkonzepts kommen zum Einsatz. Bei der 360°-Prüfstation sind aus Platzgründen Winkelkopfversionen montiert und die optische Achse bildet einen 90°-Winkel mit dem Rest des Gehäuses. Die Kameras sind nach unten gerichtet, erfassen Bilder aber seitlich. Nach Bedarf kann zwischen horizontaler und vertikaler Sensorausrichtung gewählt werden. Abschließend werden alle Objekte, die die Untersuchungen fehlerfrei durchlaufen haben, über ein schnell ansteuerbares Pneumatikventil aus dem System ausgeblasen. Nur so ist gewährleistet, dass z. B. bei einem Fehler des Ausblasventils lediglich die positiv geprüften Teile im Prozess bleiben. Die ausgeblasenen Gutteile werden über ein Rohr zu einem Rundtakttisch geleitet, wo sie in Kartons oder Kleinladungsträger eingefüllt werden. In der aktuellen Anlage wird eine Prüfleistung von bis zu 500 Teilen pro Minute realisiert. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung der Anlage bestand laut Gefra- EDV-Leiter Christoph Hüsch in der simultanen Steuerung und Auswertung aller Komponenten über einen einzigen PC. Für die einfache Einrichtung, Darstellung und Bedienung sind in der Anlage ein Monitor und eine Tastatur integriert. Hier werden z. B. Fehlermeldungen oder Füllstandmessungen angezeigt. Auch die Ansicht einzelner Bilder aus der Anlage sowie Falschfarbendarstellungen zur Veranschaulichung von Fehlern sind an dieser Stelle integriert. www.alliedvision.com 9 MEGA- NEU PIXEL MACHINE VISION OBJEKTIVE FÜR SENSOREN BIS 1'' Für hochentwickelte Bildverarbeitungs- Systeme mit großen Sensoren: Brennweiten 25 mm, 35 mm, 50 mm, 75 mm 135 lp/mm bis in die äußersten Bildecken Pixel Pitch 3,69 µm Fixierschrauben Geeignet auch als Messoptik Minimale Verzeichnung für die Aufnahme von hochauflösenden Bildern bis in die äußersten Bildränder. Geeignet als Messoptik von bearbeiteten Präzisionsteilen, aber auch in der intelligenten Verkehrstechnik. JETZT INFORMIEREN! RICOH IMAGING DEUTSCHLAND GmbH Industrial Optical Systems Division Am Kaiserkai 1 20457 Hamburg, Germany Office: +49 (0)40 532 01 33 66 Fax: +49 (0)40 532 01 33 39 E-Mail: iosd@eu.ricoh-imaging.com www.ricoh-mv-security.eu

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