Industrielle Automation 2/2016

Zielsicher positionieren

Zielsicher positionieren Automatisierte Handling-Lösung erlaubt Roboter exaktes Zugreifen Wolfgang Zosel Um auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu sein, hat sich einer der größten Hersteller von Spielzeugmodellen zum Ziel gesetzt, einen Teil seiner manuellen Fertigungsprozesse durch automatisierte Verfahren zu ersetzen. Gefordert war eine Lösung, die der großen Modell vielfalt Rechnung trägt, bei Modellwechseln rasch umgerüstet und steuerungstechnisch einfach umkonfiguriert ist. Lesen Sie, wie diese Aufgabe gemeistert wurde und welche Rolle hierbei Vision Sensoren spielen. Wolfgang Zosel ist freier Redakteur in Reutlingen Vom Bagger über den Rennwagen bis hin zum ferngesteuerten Traktor – mit 16,5 Mio. Fahrzeugen pro Jahr ist Siku der größte Automobilhersteller der Welt in Klein. Mit ihren wesentlichen Form- und Designmerkmalen sind die Spielzeugautos mit ihrem charakteristischen Zinkdruckgussgehäuse eng an das Original angelehnt. Der Wiedererkennungswert ist daher hoch. Das 1921 gegründete Unternehmen mit Stammsitz in Lüdenscheid und Produktionsstätten in Polen und China beschäftigt insgesamt rund 700 Mitarbeiter, davon 200 in Lüdenscheid. Die große Typen-, Teileund Variantenvielfalt sind charakteristisch für die Modellbaubranche: Siku führt dauerhaft rund 500 unterschiedliche Artikel in den Maßstäben 1:32, 1:43, 1:50 und 1:87. Allein das Modell des VW-Bus T5 ist in sieben Ausführungen erhältlich. Noch immer wird ein großer Teil der Aufgaben in Handarbeit erledigt, standardisierte Automatisierungskonzepte greifen hier in aller Regel nicht. „Wir sind gezwungen, unsere Fertigungsprozesse in weiten Teilen zu optimieren, wenn wir als Premiummarke auch künftig am Weltmarkt konkurrenzfähig bleiben und weiterhin unseren hohen Qualitätsansprüchen gerecht werden wollen“, so Dr. Christian Kuwer, Technischer Leiter bei Siku. Automatisierte Bedruckung für verschiedene Fahrzeugmodelle Wie aber lassen sich die sehr unterschiedlichen Verfahren, Prozesse und logistischen Abläufe optimieren? „Hier gibt es leider nicht die Standardlösung“, so Detlef Dahl, Geschäftsführer von IIS Automation. Das Unternehmen mit Sitz in Meinerzhagen Die Handling-Lösung verbindet auf intelligente Weise Robotik, Steuerung und Sensorik. verfügt über langjährige Erfahrung in der Maschinen-, Steuerungs- und Automatisierungstechnik und ist bei Siku mit der Entwicklung und Umsetzung effizienter Produktionslösungen betraut. Konkret lautete der Auftrag für die Ingenieure von IIS Automation im Jahr 2012, eine Bedruckungsstation für unterschiedliche Fahrzeugmodelle zu automatisieren. Bis dahin wurden die zu bedruckenden Modelle manuell eingelegt und wieder entnommen, was auf lange Sicht selbst am chinesischen Standort zu aufwändig und zu teuer ist. Gefordert war eine Lösung, die der großen 20 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2016

HANNOVER MESSE 2016 Modellvielfalt Rechnung trägt, bei anstehenden Modellwechseln rasch umgerüstet und steuerungstechnisch einfach umkonfiguriert ist. Insbesondere die Aufnahme und Übergabe der Druckgussmodelle an eine Rundtisch-Bedruckungsstation stellten eine Herausforderung dar: Die Modelle sind nicht nur unterschiedlich groß, sie sind in den Kisten auch unterschiedlich ausgerichtet. Vision-Sensor im Verbund mit Handling-Roboter Gemeinsam mit IIS Automation entwickelte man schließlich eine Handling-Lösung, die Robotik, Steuerung und Sensorik intelligent miteinander verknüpft. Das Unternehmen hat dabei auf den neuen Vision Sensor von Balluff zurückgegriffen. „Der Vision Sensor BVS Universal mit seiner 680 × 400 Pixel-Kamera bot uns im Verbund mit dem Handling-Roboter und der von uns entwickelten Software einfach die beste Lösung“, so Dahl . Die Funktionsweise der Bedruckungszelle ist überzeugend: Sobald das Referenzbild des jeweiligen Modells eingeteacht ist (am Beispiel des VW-Bus T5 genügt die Ansicht der charakteristischen Frontscheiben- und Bugpartie von oben), die Normkisten mit den Fahrzeugmodellen in der Bedruckungszelle an der vorgegebenen Stelle stehen und die Schutztür geschlossen ist, kann die Bedruckungsstation gestartet werden. Der Sechsachs-Roboter mit dem angedockten Balluff Vision Sensor fährt auf eine vorgegebene Referenzposition über der Kiste: Anhand des eingelesenen Referenzbildes erkennt die Kamera das Modell vor der Linse. Der Vision Sensor vergleicht nun seine Ist- Position mit der tatsächlichen Position und Lage des avisierten Modells. Innerhalb von Millisekunden berechnet der Vision Sensor die Abweichung entlang der X- und Y-Achse sowie die Winkel differenz zur Referenzlage. Seine Erkenntnis gibt er direkt an die Steuerung weiter: Der Roboter weiß nun genau, wie er mit seiner Greifapplikation das Bauteil anfahren und aufnehmen muss, um dieses dann exakt an die Rundtisch-Druckanlage zu übergeben. Weil jede Station doppelt ausgelegt ist, nimmt er auf dem Rückweg das auf der gegenüberliegenden Seite fertig bedruckte Modell mit und positioniert es in der gegenüberliegenden Kiste. Pro Stunde lassen sich mit dieser Anlage 250 Modelle bedrucken. Die Vorteile dieser Lösung Der Vision-Sensor erkennt und berechnet die Position einer Miniaturkarosse in der Transportkiste und übermittelt die Daten an den Roboter, der damit das Werkstück gezielt greifen kann Die Kombination aus Roboter, Software und Vision Sensor Universal von Balluff kommt ohne separate Rechnereinheit aus. Das System ist einfach programmierbar, die Bedruckungszelle ist über das mobile Bedienpanel schnell umgerüstet und lässt sich flexibel an wechselnde Produktlinien anpassen. „Der Vision Sensor ist hier zwar „nur“ für die 360 Grad Lageerkennung von Teilen zuständig, sein Aufgabenfeld lässt sich jedoch deutlich ausweiten“, stellt Detlef Dahl fest. Er bietet nicht nur Teile- und Lageerkennung, er reagiert auf Helligkeit/Kontraste, erkennt Muster, Konturen, Matrix, Barcode und kann Text vergleichen – alles in einem Durchgang. Der Sensor findet ein breites Einsatzfeld – von der Nachpositionierung über die Vollständigkeits- und Qualitätskontrolle, dem Zählen von Teilen, Formen bis hin zum Lesen von Bar- & Datamatrixcodes. „Für diesen vielseitigen Sensor wird es bei Siku in Zukunft mit Sicherheit noch wei - te re Anwendungsfelder geben“, betonen Dr. Christian Kuwer und Detlef Dahl unisono. www.balluff.com Your Global Automation Partner Guter Ton! Variable Ultraschallsensorenn Leistungsstarkes Ultraschall-Portfolio mit PNP-, NPN-, Analog- oder Frequenzausgang und größten Reichweiten bis 130 cm (M18) oder 600 cm (M30) Winkelkopf-, Quader- oder Edelstahl-Gewinderohrbauformen mit frontbündiger Membran in M18 und M30, auch mit Ex-Zulassung Einfachste Installation per Teach-Adapter, Teach-Tasten oder IO-Link-Schnittstelle Hannover Messe Wir sind für Sie da! Halle 9, Stand H55 www.turck.de/ru