Qualitätscheck für lange Lebensdauer

Ralf Baumann, für Cognex Germany in Karlsruhe ( www.cognex.com)

Wer selbst einmal einen Staubsauger von Miele besessen hat, weiß was das bedeutet: Das Gerät funktioniert eine gefühlte Ewigkeit tadellos und irgendwann weiß man schon gar nicht mehr, ob man den Sauger selbst gekauft oder von Muttern geerbt hat. Schleichwerbung? Nein: 14 Jahre Praxistest im Selbstversuch. Wirft man einen Blick hinter die Kulissen in die Produktion, wird klar warum das so ist. Die Qualitätsmaßstäbe von Miele liegen enorm hoch. Was bei Billigprodukten oft als erstes den Geist aufgibt, ist die Funktion der aufspulenden Kabeltrommel. Irgendwann rollt sich das Kabel nur noch schleppend bis gar nicht mehr auf. Um auch in diesem Gerätebereich eine hohe Lebensdauer zu erzielen, setzt Miele auf Vision-Technologie von Cognex. In zwei baugleichen Komplettlösungen von Weber Systemtechnik, Wetzlar, prüft das intelligente autarke Bildverarbeitungssystem In-Sight den Hauptträger der Kabeltrommel auf Herz und Nieren.

In den beiden neuen Prüfanlagen thront das kompakte Vision-System hoch oben über einem großen telezentrischen Objektiv mit Dombeleuchtung. Das In-Sight 5403-11 verfügt über eine Auflösung von 1600 x 1200 Pixel und die Vision-Software PatMax mit ihren extrem sicheren Algorithmen und Visiontools. Unter der Dombeleuchtung muss die bildbasierte Messtechnik im zehntel Millimeterbereich die Qualitätssicherung gewährleisten. Auf dem schwarzen Hauptträger des Trommellagers sind weiße Kunststoffkomponenten und winzige Metallfedern aufgebracht. Ihre richtige Position und Maßhaltigkeit entscheiden darüber, ob die Kabeltrommel ihren Dienst einwandfrei versieht. Hierfür prüfen die Anlagen Vollständigkeit, exakte Lage sowie präzise die Funktionsmaße der Bauteile nach deren Montage.

Da es beim Prüfvorgang weniger auf Schnelligkeit als vielmehr auf höchste Präzision ankommt, erfolgt das Takten der Anlage manuell. Ein Werker legt das zu prüfende Teil auf den Teileträger und dreht den mit vier Positionen ausgestatteten Transportteller Schritt für Schritt. Das Ergebnis kann sich nicht nur in puncto Präzision, sondern auch was die Gesamtzahl der geprüften Bauteile betrifft, sehen lassen: bis zu 15.000 Stück pro Woche durchlaufen die Anlage. Ist ein Bauteil in Ordnung, wird es in die Weiterverarbeitung transportiert. Wird an einem Trommellager ein Defekt erkannt, entnimmt es der Werker und trägt den Fehler in eine Liste auf der Bedienungsoberfläche ein. Die vom intelligenten Vision-System identifizierten Defekte hat das Wetzlarer Unternehmen in Klassen mit einer spezifischen Codierung aufgeteilt. Bei Bedarf können die Aufnahmen der Fehlteile gespeichert werden, um sie zu einem späteren Zeitpunkt eingehend zu prüfen und statistisch auszuwerten.

Geprüft werden die Bauteile an 12 Messpunkten. Versucht man diese mit dem Auge zu erkennen wird klar, warum der Mensch als natürliches Messinstrument hier keine Chance hat. Im Bereich von wenigen zehntel Millimetern lugen metallische Federspitzen unter den Kunststoffkomponenten hervor. Doch genau diese winzigen Teile muss das Vision-System absolut zuverlässig erfassen. Eines ihrer wichtigsten Instrumente ist hierbei die Bildauswertung mit dem Vision-Tool PatMax. Die Algorithmen verwenden eine hochentwickelte Technologie für den geometrischen Mustervergleich, um Teile zuverlässig und präzise zu lokalisieren. Bei dieser Technologie wird die Geometrie eines Objekts mithilfe mehrerer Begrenzungskurven erfasst, die an keine Pixelraster gebunden sind. PatMax sucht nach ähnlichen Formen im Bild, ohne sich dabei auf bestimmte Graustufen zu stützen.

Während die Visualisierung die VisionView-Software von Cognex übernimmt, dient die Entwicklungsumgebung In-Sight Explorer für die schnelle und zuverlässige Parametrierung der Anwendung. Hoch flexibel und äußerst effizient ermöglicht dies das Konfigurieren mittels der Vision Tools. Mit deren Hilfe lassen sich auch die von einer Bildverarbeitungsanwendung erzeugten Daten einfach verwalten. Drag-and-Drop-Vision-Tools, eine Grafikpalette zusammen mit menügesteuerten Tabellen mit Werkzeugeigenschaften vereinfachen die Konfiguration von bestehenden und neuen Aufgaben.

Miele arbeitet schon viele Jahre mit Vision-Technologie von Cognex und dem Know-how von Weber Systemtechnik. Das Hightech-Unternehmen baut dabei in erster Linie auf einbaufertige Komplettsysteme. Diese bieten den Vorteil, dass sie punktgenau auf den gewünschten Einsatzzweck zugeschnitten sind. Soft- und Hardware der Bildverarbeitung sind perfekt aufeinander abgestimmt und bilden ein harmonisches Ganzes, das besonders leistungsfähig und für zukünftige Aufgabenerweiterungen flexibel ausgelegt ist. Kommende Produktvarianten lassen sich mit einer produktspezifischen Programmierung prüfen. Unterstützt wird dies durch eine flexibel gestaltete Bauteilaufnahme.

Die neue Prüfanlage zeigt das ganze Leistungsspektrum des Systemintegrators, von der Idee über die Projektierung und mechanischen Konstruktion bis zur Softwareprogrammierung. Die Entscheidung für das intelligente Vision-System In-Sight 5403 macht deutlich, wie wichtig es für Anlagenbauer und Vision-Spezialisten ist, sich auf ausgereifte Technologien verlassen zu können.

Das komplette System aus Kamera, modularer Optik, Rechner, Kommunikationsschnittstellen und individuell auch LED-Beleuchtung ist in einem kleinen robusten Kunststoffgehäuse in IP67 oder einem Edelstahlgehäuse in IP68 zusammengefasst. Die Vision-Systeme der Produktfamilie In-Sight mit integrierter Ethernet-Schnittstelle − mit den Serien 5400, 5600, die neue besonders kompakte 7000er Serie, High-Speed In-Sight 500 und der extrem klein dimensionierten Serie In-Sight Micro 1020 bis 1413 − können viele Aufgaben übernehmen, die bislang PC-basierten Systemen vorbehalten waren. Die in ihrer Leistung abgestufte Modellreihe überdeckt eine große Bandbreite von Anforderungen. Beispielsweise das Lesen und Verifizieren der 1D- und 2D-Codes in Hochgeschwindigkeit bis hin zu hoher messtechnischer Präzision des In-Sight 5605 mit 5 MPixel Bildauflösung.

Weber Systemtechnik in Wetzlar ist darauf spezialisiert, Industrieunternehmen in der Fertigungs- und Qualitätsoptimierung zu unterstützen. Das Unternehmen entwickelt Prüf- und Automatisierungs-Systeme, die zu höherer Produktivität, Qualität, Kosteneffizienz und letztlich Wettbewerbsfähigkeit beitragen. Als Anbieter individueller Komplettlösungen bietet das Unternehmen Leistungen, die komplett auf den Workflow des Kunden abgestimmt sind:

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