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Die Palettierer von IEF-Werner, die in Branchen wie Medizin-, Automotive-, Halbleiter- oder Uhrenindustrie zum Einsatz kommen, ermöglichen in Montageanlagen eine geordnete und schonende Übergabe der Bauteile. „Für immer mehr Kunden integrieren wir hier bei Bedarf Kamerasysteme in die Anlagen“, berichtet Roland Wertz, Leitung Forschung & Entwicklung beim Automatisierungsspezialisten aus Furtwangen im Schwarzwald.
Auf der einen Seite sorgen diese für ein effizienteres Handling: Über die Bildauswertung erfährt zum Beispiel ein Greifer, der an einer Achse im Palettierer befestigt ist, die genaue Position eines Bauteils auf einer Palette. Oder er findet ein Werkstück, das über einen Rütteltopf vereinzelt zugeführt wird. Auf der anderen Seite dienen Kameras der Qualitätskontrolle, um etwa bestimmte geometrische Merkmale wie Durchmesser oder Länge zu identifizieren.
„Stellen Sie sich vor, bei einem Fahrzeughersteller gelangt ein fehlerhaftes Bauteil eines Zulieferers in die Montage“, erläutert Wertz. „Im schlimmsten Fall entsteht ein sogenannter Null-Kilometer-Ausfall, das heißt, das Auto weist von Anfang an einen Defekt auf. Die Kosten für den Zulieferer – der nachweislich die fehlerhafte Komponente gefertigt hat – können in die Millionen gehen.“
Von einfach bis komplex
Daher beschäftigt sich IEF-Werner schon seit einigen Jahren mit dem Thema Vision und setzte dabei anfangs auf Smart-Kameras, bei denen die Auswertung der Bilder im Gerät selbst erfolgt. Damit lassen sich Merkmale identifizieren, wie etwa Kanten oder die Dicke eines Bauteils, ebenso die Position von Werkstücken. „Wir waren damit in der Lage, verschiedene Pick-&-Place-Aufgaben zu lösen sowie Gut- von Schlechtteilen zu unterscheiden“, sagt Wertz.
Doch die Anforderungen der Kunden wurden komplexer. Was, wenn etwa Späne in Lochbohrungen erkannt werden müssen? Wie sieht die Bildauswertung bei schwierigen Beleuchtungssituationen aus, zum Beispiel im Fall von Durch- oder Auflicht bei metallischen Körpern – oder bei Dunkelfeld-Beleuchtung? „Wir erweiterten daher unser Portfolio und integrierten angepasste Bildverarbeitung-Skripte in unsere Steuerung – der Bediener hatte damit beides in einem zentralen Panel“, berichtet der Leiter der Abteilung F&E.
Mit den Bildverarbeitungsalgorithmen, die IEF frei programmieren kann, kann der Automatisierungsspezialist auch komplexe Aufgaben übernehmen und umsetzen – etwa die Identifikation sehr feiner Bauteile und winziger Merkmale im Mikrometerbereich oder das Erkennen von Schliffbildern mit aufwendigen Beleuchtungsszenarien. „Das kleinste bisher verarbeitete Bauteil hatte einen Durchmesser von 40 Mikrometern bei einer Länge von sechs Millimetern“, erinnert sich der IEF-Experte. „Dabei galt es, die Lage und Orientierung zu identifizieren.“
Verstelleinheit für exaktes Rüsten
In Kombination mit den Flächen-Kameras kommen bei Messaufgaben häufig telezentrische Objektive zum Einsatz. Um die Schärfentiefe exakt einzustellen, muss der Bediener diese so justieren, dass der Arbeitsabstand zu dem Objekt genau eingestellt ist. IEF-Werner bietet dazu die Baureihe Domiline an. Die Kamera – inklusive Objektiv – ist dabei auf der manuellen Verstelleinheit angebracht. „Kommt es zu einem Produktwechsel, kann der Bediener den Bildsensor einfach neu justieren“, erläutert Wertz.
Eine präzise Stahlspindel, kugelgelagert in einer Endplatte und mit spielarmer, vorgespannter Kunststoffmutter bewegt das Führungssystem. Die genaue Positionierung erfolgt mit einem Drehknopf oder einem Handrad. Der Drehknopf ist geriffelt und – genauso wie beim Handrad – mit einer Skalierung versehen. Die Einheit kann flexibel in allen Lagen montiert werden.
Problem bisher: Die Fachkraft justierte die Kamera und musste anschließend die Auswertungen am zentralen Panel prüfen, das sich oftmals nicht in der Nähe der Kamera befindet, sondern im Schaltschrank. Meist sind mehrere Durchgänge erforderlich, bis die Kamera perfekt justiert ist.
„Wir haben uns gefragt, wie wir die Bedienerfreundlichkeit der Anlage erhöhen können“, sagt Wertz. „Mit unserer neuesten Entwicklung erhält der Mitarbeiter über einen HMI-Server das Kamerabild samt Auswertungen nun auch auf seinem mobilen Endgerät.“ Er kann damit so lange an der Kamera stehen und direkt das Kamerabild einsehen, bis er die korrekte Einstellung gefunden hat – das verkürzt die Rüstzeiten enorm.
Position zeitsynchron erfassen
„Wir bieten unseren Kunden alles aus einer Hand“, resümiert Wertz. Das sei auch ein wichtiger Aspekt in Richtung Echtzeitfähigkeit, die aufgrund von Netzwerktechnologien verloren gehen könne. Denn: Es gab immer wieder Kunden, die ihre eigenen Rechner für die Bildverarbeitung nutzten. Das bedeutet: andere Betriebssysteme, Lizenzen, Schnittstellen. „Mit unserem Kamerasystem können wir Aufnahmen zeitsynchron zur Position des Bauteils erstellen. Die Überwachung erfolgt in Taktzeiten von einer Millisekunde. Damit wird den Anwendenden die Position zeitsynchron angezeigt und kann für weitere Auswertungen entsprechend genutzt werden“, beschreibt Wertz.
IEF-Werner GmbH
