Bei einem namhaften Automobilzulieferer prüfen in den Fertigungslinien zehn Kameras in einem mehrstufigen Montage- und Stanzprozess Motorstecker unter anderem auf Richtigkeit, Vollständigkeit und Qualität. Das Ergebnis ist eine hocheffiziente Anlage, die Fehler zuverlässig erkennt und NIO-Teile frühzeitig ausschleust.

Bereits seit einigen Monaten produziert die verzweigte, etwa 10 Meter lange Montagelinie Motorstecker in unterschiedlichen Varianten – rund um die Uhr und mit gegen Null tendierender Fehlerquote. Die Herausforderung bei der Montageanlage liegt in der zuverlässigen Überwachung diverser Montage-, Stanz- und Prüfvorgänge. Vor, während und nach einzelnen Arbeitsschritten werden insgesamt mehr als 100 Einzelprüfungen durchgeführt und deren Ergebnisse der zentralen Maschinensteuerung zur Verfügung gestellt. Die Basisgehäuse werden über ein- oder zweibahnige Transportbänder zugeführt. Nach einem Durchlauf über mehrere Stationen kommen sie am Ende der Anlage als fünf unterschiedlich konfigurierte Steckertypen wieder zum Vorschein.
Der mehrstufige Fertigungsprozess vollzieht sich in mehreren Schritten über im Kern sechs Stationen. Dabei werden die Steckerbestandteile vollautomatisch montiert, je nach Typ mit bis zu 64 Pins variantenspezifisch ausgestanzt, kontrolliert und am Ende per Laser individuell beschriftet. Die Zuführung der einzelnen Bauteile erfolgt mittels Zuführbändern oder via Schüttbehälter und Rütteltöpfen. Greif- und Montage-Applikatoren nehmen die Bauteile auf und positionieren sie an vorbestimmter Stelle der auf Werkstückträgern zugeführten Steckergehäuse. Vorausgesetzt die Bauteile werden zuvor als korrekt erkannt und sind frei von Mängeln. Sämtliche Werkstückträger sind mit RFID-Tags ausgestattet, die von Schreib-/Leseköpfen des Industrial-RFID-Systems BIS M von Balluff entlang der Montagestrecke respektive an den einzelnen Stationen erfasst werden.

Ziel: Fehlerquoten über den Prozess ­hinweg minimieren

Die Herausforderung besteht darin, den Aufbau und den mehrstufigen Montageprozess unterschiedlich zu konfigurierender Stecker intelligent, optimal aufeinander abgestimmt und letztlich effizient zu gestalten. Ziel war es, Fehlerquoten über den gesamten Prozess hinweg zu minimieren. Teile mit Mängeln sollten im laufenden Prozess an der jeweiligen Station als solche erkannt und unmittelbar aussortiert werden.
Zentrales Thema bei der Montagelinie ist die Kontrolle von Lage, Ausrichtung oder Abständen von Objekten, die Prüfung auf Vollständigkeit sowie die Kontrolle zuvor ausgeführter Arbeitsschritte. Par excellence eine Aufgabe für industrielle Bildverarbeitungssysteme: Die SmartCameras BVS SC von Balluff lesen standardmäßig Maschinencodes, Text oder Seriennummern. Die zugehörige Software unterstützt Roboter zudem bei der Positionsfindung, sie erkennt Lage, Beschaffenheit und Detailausprägung von Bauteilen. Das System bietet ein einfach integrierbares und vielfältiges Einsatzspektrum für visuelle Qualitätskontrollen, Identifikations- und Positionieraufgaben. Es zeigt Bearbeitungsfehler frühzeitig auf und verhindert so Ausfallchargen und Folgekosten.
Mit der Balluff-Lösung erhält der Anwender ein Komplettpaket: Software, Bibliothek, Handbücher und Online-Hilfeunterstützung sind bereits in die SmartCamera integriert. Das Angebot richtet sich vor allem an solche Nutzer, die nicht täglich mit Bildverarbeitungsaufgaben zu tun haben.

Erkenntnisse in Sekundenbruchteilen

In den ersten beiden Stationen der Montagelinie prüfen drei SmartCameras die Anwesenheit von Steckergehäusen und deren Lage im erfassten Raum. Zweibahnig und konturbasiert checken sie, ob ein 64er-, 32er- oder 24er-Stecker vor ihrer Linse steht. Unterstützt von Balluff Flächen- und Balkenlichtsystemen detektieren die Kameras, ob seitlich ein weißer oder schwarzer Einsatz montiert ist. Der integrierte CMOS-Sensorchip stellt die Bilder schnell und zuverlässig zur Analyse bereit, die typische Auswertzeit liegt bei 200 bis 300 ms. Alternativ können Nutzer auch auf gespeicherte Bilder zugreifen. Die SmartCamera speichert bis zu 100 Inspektionsprogramme, umfangreiche Import- und Exportfunktionen mit Trainingsbildern erweisen sich als wertvolle Features. Drei SmartCameras sind für die Pin-Kontrolle der Steckereinsätze in der dritten Station verantwortlich: Ein Flächenlicht beleuchtet den Stecker, die Stirnflächen der Pins werden dabei einzeln mit Helligkeitstools abgefragt. Nur wenn sämtliche Pins vorhanden und korrekt ausgeprägt sind, bleiben die Stecker im Produktionsprozess.
Eine weitere SmartCamera checkt die Stanzbilder der Steckereinsätze und die Rastnasen auf Anwesenheit. Am Ende des Prozesses übernehmen zwei SmartCameras die finale Verrastungsprüfung der Stecker und überprüfen die Abstände der Rastzungen zum Steckergehäuse. Sind die gestellten Anforderungen nicht erfüllt, veranlasst das Bildverarbeitungssystem das sofortige Ausschleusen des Bauteiles. Damit ist sichergestellt, dass ausschließlich IO-Teile die Anlage verlassen.

Einfach bedien-, individuell anpassbar

Die SmartCameras sind über gängige Webbrowser respektive über die Balluff-Vision-Solutions-Benutzeroberfläche einstell- und intuitiv bedienbar. Ebenso einfach lassen sich die gewünschten Inspektionsprogramme generieren und Prüfresultate der Steuerung oder Dateiservern zuführen. Über digitale Ein-/Ausgänge, Standard-LAN, Profinet oder Ethernet/IP sind die Kameras in die jeweilige Systemumgebung eingebunden. Über die IO-Link-Master-Schnittstelle sind weitere Sensoren integrierbar.
Die SmartCameras lassen sich so konfigurieren, dass ausschließlich die für die Steuerung maßgeblichen Daten über das Prozessnetzwerk laufen müssen. Das minimiert die Datenbelastung und sichert das Prozessnetzwerk. Dort werden nicht nur alle wichtigen Funktionen, sondern auch Monitor-, Konfigurations- und Statistikmodi übersichtlich dargestellt. Im Monitormodus läuft das Inspektionsprogramm kontinuierlich ab, die Ergebnisse werden definiert über bestimmte Ausgänge weitergegeben oder über sogenannte Ergebnispakete der SPS bzw. einem Steuerungsrechner zugeleitet. Im Statistikmodus kann sich der Nutzer die globale Yield-Rate und Statistikwerte einzelner Ergebnisparameter darstellen lassen. Bei sämtlichen Tools sind stets nur einstellungsrelevante Parameter sichtbar, jede SmartCamera lässt sich gezielt an die individuellen Bedürfnisse anpassen.