Integrationsfertige Inline- 3D-Inspektion von Kleberaupen
Von projektspezifischen Lösungen zu reproduzierbaren Inline-Inspektionssystemen
Die industrielle Bildverarbeitung entwickelt sich von individuellen Projektlösungen hin zu standardisierten, skalierbaren Systemen. Gefragt sind klar definierte Funktionen, reproduzierbare Performance und flexible Integrationsgrade, um Kosten, Wiederverwendbarkeit und Skalierung über mehrere Linien hinweg besser beherrschen zu können. VMT stellt nun ein erstes 3D-Inspektionssystem vor, das genau diese Aspekte fokussiert.
Die industrielle Bildverarbeitung vollzieht seit einiger Zeit einen grundlegenden Wandel weg von rein projektgetriebenen Sonderlösungen hin zu standardisierten, skalierbaren Produkten. Zu den wesentlichen Gründen für diese Entwicklung gehört zum einen, dass Anwender immer häufiger über eigene Projektmanager und Engineering-Teams verfügen, die für die Realisierung neuer Anlagen verantwortlich sind. Zum anderen übernehmen Systemintegratoren, falls sie für die Erstellung von Lösungen genutzt werden, größere Teile der Gesamtverantwortung. „Vor diesem Hintergrund gab es in den vergangenen Jahren spürbare Veränderungen der Kundenanforderungen“, so die Beobachtung von Lukas Neumann, Head of Business Development bei VMT. „Kunden wollen den Integrationsgrad für ihre Projekte selbst bestimmen und berücksichtigen bei ihren Investitionsentscheidungen Faktoren wie die entstehenden Kosten, die Skalierbarkeit und auch die Wiederverwendbarkeit von Anlagen stärker als bisher.“
Dieses Umdenken auf Kundenseite hat wesentlichen Einfluss auf einen Lösungsanbieter wie VMT, der seit vielen Jahren als Anbieter von Turnkey-Systemen erfolgreich am Markt agiert, so Neumann: „Komplettsysteme, die je nach Aufgabenstellung eine nahtlose Kombination von Bildverarbeitung, 3D-Sensorik, speziellen Greifersystemen und Roboter-Know-how erfordern, sind weiterhin relevant und werden von VMT auch zukünftig entwickelt und realisiert. Der neue Ansatz Ready-to-Integrate (RTI) ist unsere Antwort auf den zunehmenden Kundenwunsch nach eindeutig definierten Systemen, die reproduzierbar funktionieren und nicht bei jedem Projekt neu spezifiziert werden müssen.“
Was verbirgt sich hinter dem Schlagwort Ready-to-Integrate?
Zu den wesentlichen Merkmalen gehört im Gegensatz zu anwendungsspezifischen Projekten mit einer individuellen Auswahl an eingesetzten Technologien, dass RTI-Systeme von VMT klar abgegrenzte Produkte sind, mit definierten Hardware- und Software-Komponenten sowie mit standardisierten Schnittstellen zu Steuerungen, Robotern und IT-Systemen. Dokumentierte Leistungskennzahlen und exakt festgelegte Systemgrenzen sind dabei wichtige Elemente solcher Systeme, um eine langfristige Wartungs- und Update-Fähigkeit zu ermöglichen und somit Anwendern die für industrielle Anwendungen erforderliche Sicherheit zu geben.
Erstes klar abgegrenztes RTI-Produkt für die Bildverarbeitung
Für den Bereich Bildverarbeitung hat VMT nun das erste Produkt mit RTI-Ansatz namens Beadmap vorgestellt: Es ermöglicht die Inline-Qualitätssicherung von applizierten Klebe- und Dichtnähten und überprüft unter anderem Kennwerte wie Lage, Geometrie, Kontinuität und Volumen der aufgebrachten Materialraupen direkt nach dem Auftrag.
Derartige Inline-3D-Nahtinspektionen sind laut Neumann in zahlreichen industriellen Anwendungsfeldern eine häufig erforderliche Aufgabe, um die Qualität von vorangegangenen Produktionsschritten zu überprüfen. Zudem ist die Überwachung applizierter Dicht- oder Kleberaupen anspruchsvoll und birgt einige technische Herausforderungen: In der Regel müssen dabei kontinuierliche, nicht-rigide Strukturen geprüft werden, die häufig auf komplexen Bauteilgeometrien aufgebracht sind. Hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit im Sub-Millimeter-Bereich in Kombination mit einer zuverlässigen Inline-Fähigkeit bei kurzen Taktzeiten sind bei derartigen Aufgaben keine Seltenheit, weiß Neumann: „Die individuelle Entwicklung geeigneter Systeme für solche Anwendungen war daher bisher zeitaufwändig und teuer.“
Mit Beadmap bietet VMT dafür nun eine standardisierte Bildverarbeitungslösung an, die Anwender problemlos eigenständig integrieren und betreiben können. „Beadmap unterscheidet sich bewusst von klassischen, projektspezifischen Inspektionslösungen und wurde von Beginn an mit der Vorgabe entwickelt, eine integrationsfertige, standardisierte Lösung für diese spezielle Aufgabe zu schaffen“, erläutert Neumann.
Typische Merkmale der Lösung im RTI-Kontext sind daher folgerichtig ein stationäres, klar definiertes Inspektionskonzept, bei dem eine speziell auf die Aufgabenstellung ausgelegte Software mit festem Funktionsumfang und standardisierte Schnittstellen zu SPSen, Robotern und übergeordneten MES‘ beziehungsweise QMS‘ zum Einsatz kommen. Die Maxime Ready-to-Integrate hatte zudem weitreichenden Einfluss auf die Bedienbarkeit: Ziel war nach Neumanns Worten ein System, das ohne tiefgehendes Spezialwissen im Bereich 3D-Bildverarbeitung in Betrieb genommen werden kann und dennoch stabile, reproduzierbare Ergebnisse liefert.
Vergleichsweise geringer Integrationsaufwand
In einem typischen Einsatzszenario wird das 3D-System mit einem vergleichsweise geringen Integrationsaufwand stationär als Inline-Prüfstation direkt nach dem Auftrag einer Kleberaupe zum Beispiel durch einen Roboter an einer Fertigungslinie verbaut und ist dort ohne vorheriges Teach-In oder die Anbindung an Roboter- oder Achssteuerungen sofort betriebsbereit. Je nach Objektgröße können Anwender derzeit zwischen den drei Varianten S mit 500 mm, M mit 1.000 mm und L mit 2.000 mm Arbeitsbereich auswählen.
Während des Produktionsprozesses führt das System dann One-Shot-Inspektionen des gesamten Bauteils durch und untersucht die Kleberaupen auf alle relevanten Eigenschaften. Ein integrierter Projektor sorgt dabei dafür, dass eventuelles Fremdlicht keine negativen Einflüsse auf die Bildaufnahme hat. Durch die schnelle 3D-Erfassung und -Auswertung liegen die Ergebnisse der Prüfung in weniger als 2 Sekunden vor. Entdeckte Fehler an Bauteilen werden über einen integrierten Bildschirm oder optional mithilfe des Sensorprojektors direkt auf dem Bauteil visualisiert, um ein sofortiges Feedback an die Produktionsmitarbeiter zu geben und somit bei Bedarf umgehend reagieren zu können. Die Augensicherheit ist dabei kein Problem: Der Projektor arbeitet nicht mit Lasern, sondern LED-basiert, was keine Laserklasse-Risiken birgt.
Auch bei einem Produktwechsel an einer Fertigungslinie ist das System schnell wieder einsatzbereit: Neue Typen und sogar Varianten von Dicht- und Kleberaupen lassen sich vor einem Produktionsstart per CAD offline kommissionieren. Veränderungen dieser Art lassen sich somit ohne Anlagenstillstand problemlos umsetzen, um eine hohe Wirtschaftlichkeit zu erzielen.
Nach Neumanns Aussage konnten bei ersten Validierungen in Kundenumgebungen Akquisitionszeiten von ca. 0,5 bis 0,7 Sekunden sowie geometrische Genauigkeiten im Sub-Millimeter-Bereich mit Standardabweichungen von unter ±2σ erzielt werden. Diese beeindruckenden Ergebnisse stimmen Neumann optimistisch für zukünftige Anwendungen. „Die reproduzierbare Performance des Systems vereinfacht den Einsatz über mehrere Linien oder Standorte hinweg. Beadmap ist somit vom Kleinunternehmen bis hin zum Großkonzern für alle Anwender eine attraktive Option für die Inline-3D-Inspektion von Dicht- und Kleberaupen.“
Turnkey-Vision-Systeme bleiben relevant
Das bisherige Geschäftsmodell als Anbieter von spezifischen Komplettlösungen werden die Mannheimer auch in Zukunft weiterführen, unterstreicht Neumann: „Es wird weiterhin viele Projekte geben, bei denen eine individuelle Auslegung von Automatisierungs- und Bildverarbeitungssystemen erforderlich ist. Hier wird VMT seine langjährigen Erfahrungen auch künftig dazu nutzen, Anwendern speziell zugeschnittene, leistungsfähige Lösungen an die Hand zu geben. Gleichzeitig suchen aber immer mehr Anwender für bestimmte Aufgaben nach reproduzierbaren, definierten Standardsystemen, die nicht bei jedem Projekt neu spezifiziert werden müssen. Dieser Wunsch war für uns der Auslöser für den Ansatz Ready-to-Integrate, den wir mit Beadmap als erstem Produkt nun konsequent umsetzen.“
Bei diesem einen RTI-Produkt wird es laut Neumann nicht bleiben: Zunächst will VMT die Möglichkeiten von Beadmap weiter ausbauen und unter anderem Funktionen wie die Freiraumprüfung vor dem Auftrag von Kleberaupen, die Korrektur von 3D-Posen des ausführenden Roboters, Bauteilvergleiche zwischen CAD-Modell und realem Produkt oder das Z-Tracking der Bahn der materialauftragenden Düse realisieren. Zu einem späteren Zeitpunkt plant das Unternehmen zudem, weitere RTI-Produkte für andere Aufgabenstellungen zu entwickeln.
Wie Beadmap sollen dann auch diese Produkte mit geringem Integrationsaufwand als standardisierte, skalierbare Lösungen einsetzbar sein. VMT-Kunden können somit künftig für weitere Aufgabenstellungen frei entscheiden, ob sie eine vollständig integrierte Lösung von VMT beziehen oder ein RTI-Produkt selbst integrieren und in Betrieb nehmen wollen.
