Die Laufradüberwachung (Inline Control) einer Power & Free ­Förderanlage mittels industrieller Bildverarbeitung verhindert teure Produktionsausfälle in der Automobilproduktion.

Die Auftragsbücher der deutschen Automobilindustrie sind voll, die Produktion läuft auf überall auf Hochtouren. Deutsche Automobilhersteller produzieren an der Kapazitätsgrenze ihrer Anlagen. Dieser Zustand erfordert eine reibungslos laufende Produktionslinie, denn Stillstandzeiten sind nicht nur ärgerlich, sondern vor allem teuer. Sie lassen sich aber nicht immer vermeiden, beispielsweise wenn Anlagenbestandteile veraltet sind oder die eingesetzten Komponenten übermäßig belastet werden.

Die Herausforderung
PSI Technics konnte an einem konkreten Anwendungsfall demonstrieren, wie mit modernster Kameratechnik einzelne Teilprozesse in der Automobilproduktion so kontrolliert werden können, dass Stillstandzeiten auf ein Minimum reduziert werden.
Bei einem namenhaften deutschen Automobilhersteller werden auf einem Power & Free Fördersystem letzte Montagearbeiten schwebend verrichtet bevor die Automobile in die Endmontage weitergegeben werden. Power & Free Systeme bestehen aus zwei Schienen: einer oberen („Power“-Schiene), in der eine Förder- oder Schleppkette läuft, und einer unteren „Free“-Schiene. Dort befindet sich ein von der Kette geschleppter Laufwagen.
Die ständige Beanspruchung stellt dabei eine hohe Belastung für die Anlagenteile dar. Verschleiß und Abrieb führen zu Rollenbruch und defekten Kugellagern. Das größte Problem dabei: Der Verschleiß von Rollen und Kugellagern lässt sich während der Produktion nicht kontrollieren. Eine vorausschauende Wartung ist nicht möglich.
Stattdessen fallen Defekte erst auf, wenn sie sich negativ auf die Anlage auswirken; es wird lediglich auf Störungen reagiert. Die Produktion muss in diesem Fall angehalten werden, damit das Gehänge manuell aus der Linie genommen werden kann, um die defekten Komponenten auszutauschen. Das kostet Zeit, hält die Produktion auf und erzeugt unnötige Instandhaltungseinsätze. Bisher war die einzige Option, die Rollen und Kugellager regelmäßig vorbeugend auszutauschen, selbst wenn diese sich noch in einem guten Zustand befinden. Auch das erzeugt vermeidbare Kosten.
Der Hersteller suchte deshalb nach einer Lösung, um die Qualität der Laufrollen in der P&F-Förderanlage automatisiert und vorbeugend zu kontrollieren. Diese sollte Materialermüdungen proaktiv erkennen und nicht erst auf Störungen reagieren. Um einen kontinuierlichen Produktionsprozess sicherzustellen, sollte das System außerdem in der Lage sein, aktiv die Ausschleusung von defekten Fördersystemen zu steuern, damit diese gewartet werden können. Obendrein war es eine Grundvoraussetzung, dass das Kontrollsystem schnell zu installieren ist, um den Produktionsbetrieb nicht aufzuhalten.

2D/3D-Smart-Kamerasystem zur Führungsrollenkontrolle (Inline Control) von Schleppkreisförderern
Nach der Klärung der Anforderungen entwickelte PSI Technics mit der Inline Control eine Lösung, die mittels Kameratechnik die geforderten Aufgaben automatisiert durchführt. Die Lösung analysiert die Laufrollen von Gehängen, die mittels einer Kette durch die Montagelinie gezogen werden. Die Analyse der Laufrollen geschieht mit einer 3D-Aufnahme per Lichtschnittverfahren, bei der die einzelnen Rollen erkannt und auch einzeln analysiert werden. Weichen die Aufnahmen von der Norm ab, bedeutet das, dass die Rolle defekt ist und es wird ein Signal ausgegeben. Dieses Signal wird genutzt, um Gehänge mit defekten Rollen automatisch auszuschleusen, damit sie repariert werden können. Die Gehängenummer, die mit einer 2D-Kamera aufgenommen wird, wird der 3D-Kamera zur Verfügung gestellt, sodass defekte Laufwerke immer mit dem jeweiligen Gehänge in Verbindung gebracht werden können. Mittels Steuerbefehl an die SPS wird das Gehänge zur Wartung aus dem laufenden Betrieb ausgeschleust. Transportsysteme, deren Test in Ordnung war, laufen in den Verteilerring oder in die Pufferstrecke, während Tests, die nicht in Ordnung waren, automatisch dazu führen, dass die Gehänge in eine Reparaturstrecke zum Austausch der Laufrollen geschleust werden.

Datenerfassung ermöglicht ­vorausschauende Wartung
Die Bilder der fehlerhaften Gehänge werden zusätzlich auf einen Server übertragen und gespeichert. Das ermöglicht auch im Nachgang eine Analyse der verschlissenen Laufrollen. Über einen längeren Zeitraum können so Trends und Abweichungen erkannt werden, wenn die Laufrollen beispielsweise durch Defekte in der Förderanlage oder Überbelastung schneller verschleißen.

Sicherer Produktionsbetrieb für optimierte Prozesse und Qualität
Durch die Inline Control von PSI Technics werden die Arbeitsprozesse in der Produktion des Autobauers optimiert, denn es entstehen beim Austausch verschlissener Laufrollen keine Stillstandzeiten mehr. Fehlerhafte Gehänge werden frühzeitig erkannt und automatisch ausgeschleust, sodass die Produktion ohne Unterbrechung fortgesetzt werden kann. Durch die Speicherung aller als fehlerhaft analysierten Fördersysteme lassen sich Daten erfassen, die in Zukunft die Prozesssicherheit weiter erhöhen können.
Der Hersteller reduziert mit dem eingesetzten System den Aufwand für manuelle sowie visuelle Prüf- und Messaufgaben erheblich. Die automatisierte Messung, Lokalisation, Prüfung und Identifikation von Anlagenkomponenten erhöht die Sicherheit der Prüfergebnisse und vermeidet Produktionsausfälle aufgrund unvorhergesehener Störungen. Durch den Einsatz einzelner Kameras statt vieler Sensoren ist das Prüfsystem einfach aufgebaut, wartungsarm und störungsfrei. Eine hohe Verfügbarkeit von 99,9998 % sichert einen stabilen Produktionsbetrieb.
Durch die Vermeidung von Produktionsstillständen und einen genau terminierten Austausch der Laufrollen spart das Unternehmen erhebliche Kosten. Darüber hinaus wird die Produktqualität durch eine lückenlose Qualitätskontrolle erhöht. Das eingesetzte Kamerasystem garantiert eine Fehlererkennungsrate von mehr als 99 % - und das in einem Bereich, in dem das menschliche Auge nur grobe Fehler zuverlässig erkennen kann.

Intelligente Lösungen zur Steigerung von Produktivität und Qualität
PSI Technics entwickelt und projektiert branchen- und anwendungsspezifische Applikationen auf der Basis von digitalen Bildverarbeitungssystemen. Die Optimierung und Sicherung von Prozessen sowie das ausschöpfen von Effizienz- bzw. Kostenvorteilen steht dabei immer an erster Stelle. Dabei ist die Integration von Kamerasystemen in laufende Produktionsprozesse (In-line) eine der Kernkompetenzen.