Pressen und Beobachten

Kameras ? Auch beim Handling von Pressteilen hält die Bildverarbeitung Einzug. Die Anlagenhersteller möchten und müssen neue Maßstäbe setzen.

24. Juli 2006
Roboter in Position über dem Band.
Bild 1: Pressen und Beobachten (Roboter in Position über dem Band. )

Bildverarbeitungs-Applikationen in automatisierten Pressenstraßen waren zunächst ausschließlich auf das automatische Zuführen von Platinen beschränkt. Jetzt zeichnet sich ein neuer Trend ab: Bildverarbeitungssysteme werden im Zusammenspiel mit Robotern immer häufiger zum automatisierten Abstapeln von Pressteilen eingesetzt. Dies liegt an der Notwendigkeit einer sensiblen Handhabung der teilweise empfindlichen Bauteile und an deren Größe und Gewicht, die es oft nicht mehr erlauben, diese durch den Werker per Hand abzustapeln. Hauptargument ist aber die immer höheren Hubleistung der Pressenstraßen, die einen schnellen Abtransport der Bauteile erfordern.

Projekt bei Volkswagen

Volkswagen hat in diesem Bereich früh reagiert und in Zusammenarbeit mit Schuler Automation und VMT Bildverarbeitungssysteme aus Weinheim ein System zum automatischen Abstapeln an einer Pressenstraße im Wolfsburger Presswerk installiert. Diese produziert die Plattform PQ35 für alle Fahrzeuge weltweit, die auf dieser Bodengruppe aufbauen. Um der globalen Verantwortung, den technischen Anforderungen und Qualitätsstandards zu entsprechen, setzt VW in Wolfsburg neben den VMT-Systemen beim automatischen Beladen der Presse auch zwei VMT-Systeme beim automatischen Abstapeln ein.

Beide Systeme sind in zwei aufeinander folgenden Stationen installiert und über Profibus mit Kuka-Robotern verbunden, welche an einer Stahlkonstruktion hängend über dem Transportband montiert sind.

Pro Station stehen zwei Behälter für das Beladen zur Verfügung. Sobald ein Behälter voll ist, werden die weiteren Bauteile in den zweiten Behälter abgestapelt und der volle Behälter durch das Bedienpersonal gegen einen leeren Behälter ausgetauscht. Die Behälter selbst sind in ihrer Position mechanisch fixiert. Optional lässt sich die Position des Behälters aber auch durch weitere Kameras überprüfen und an den Roboter weitergeben. Gerade in Hinsicht auf Beschädigungen am Behälter, die zum Beispiel den Freiraum für die Einfahrt des Roboters beeinträchtigen können, ist dies sehr interessant. Bauteile, die eine vorgelagerte Qualitätsprüfung nicht bestanden haben, werden durch alle Prüfstationen hindurch ausgeschleust und entsorgt.

Im getakteten Betrieb bringt das transportband die Pressteile in die Prüfstation, in der das Bildverarbeitungssystem »tätig« ist. Sobald ein Bauteil angekommen ist, wird ein Messvorgang gestartet, um die Lage des Bauteiles zu erfassen. Für alle Messungen bietet VMT ein ergänzendes Verfahren zur Schwingungsreduktion an.

Nach der Erfassung der Lage berechnet das Bildverarbeitungssystem die Verschiebedaten und sendet sie über eine Profibusschnittstelle an den Roboter. Dieser führt eine Lagekorrektur aus, greift das Bauteil vom Band und legt es in den entsprechenden Behälter ab. Die Bildverarbeitungslösungen für Platinenlader und das automatische Abstapeln sind fast gleich aufgebaut, wobei bei Platinenladern die Abweichung zwei Millimeter betragen darf, bei End-of-Line-Systemen hingegen nur einen Millimeter.

Schuler und VMT haben auf zwei Bildverarbeitungszellen gesetzt, da sie eine Redundanz schaffen wollten. So kann das System auch dann automatisch abstapeln, wenn ein Roboter oder ein Bildverarbeitungssystem durch die Beschädigung einer Kamera ausfällt. Gleichzeitig sind Kapazitätsreserven für höhere Hubzahlen vorhanden.

Neuentwicklungen

Aufgrund gestiegener Anforderungen und des Wunsches der Automobilindustrie nach einfacher Handhabung hat VMT sein System in einigen Punkten weiter entwickelt: -beginnend mit der ersten Kalibrierung kann das System über eine standardisierte Schnittstelle zum Roboter alle Kalibrierungen automatisch durchführen. Dazu trägt der Roboter ein spezielles Kalibrierwerkzeug auf seinem TCP. Diese Kalibrierung erhöht die Genauigkeit des Gesamtsystems erheblich. Sie lässt sich jederzeit wiederholen und dauert nur wenige Minuten.

Das neue Verfahren »Partfinder« soll die Arbeit beim Einrichten von Bauteilen erleichtern. Durch einfaches Vorzeigen werden Bauteile in wenigen Minuten eingelernt. Dazu muss das System nur den Bereich erfahren, in dem das Bauteil liegt. Ein weiterer Optimierungsaufwand ist nicht mehr notwendig. Normale Lichtschwankungen über den Prozess- oder Tagesverlauf werden automatisch ausgeglichen. Außerdem erkennt das neue Verfahren auch Pressteile, die in großen Bereichen überdeckt sind, zum Beispiel durch den Robotergreifer. Dies ist laut Hersteller ein erheblicher Vorteil für die Automobilindustrie.

Niedrige Verarbeitungszeiten sind gerade im Bereich des Presswerkes zwingend erforderlich, da die Hubzahlen in den vergangenen Jahren stetig gesteigert wurden. Die Neuerungen von VMT ermöglichen in den aktuellen Systemen Verarbeitungszeiten von 100 bis 150 Millisekunden inklusive Kommunikation zum Roboter, wobei auch Mehrfachteile kein Problem darstellen.

VMT hat für sein neues Bildverarbeitungssystem den Begriff »One-Button-Teach« kreiert. Dieses Konzept soll den Anlagenbediener weitgehend von intensiven Optimierungsaufgaben entlasten und die Vorgänge in allen Systembereichen entsprechend vereinfachen. So soll es dem Bediener möglich sein, sich auch nach mehreren Wochen, in denen er sich nicht mit dem System beschäftigt hat, leicht und schnell wieder darin zurechtzufinden.

Andreas Tarnoki, VMT

FAKTEN

Wie sieht das Bildverarbeitungssystem im Einzelnen aus?

- Bei den in diesem Projekt eingesetzten Kameras handelt es sich um Produkte des Herstellers JAI. Der Bildverarbeitungsrechner basiert auf einem leistungsfähigen Industrie-PC mit den Betriebssystemen Windows 2000 oder XP, der mit PCI-Frame-Grabbern ausgestattet ist.

- Als mögliche Kopplung zur Robotersteuerung oder SPS bietet das VMT- System nahezu alle in der Industrie eingesetzten Schnittstellen an. Dazu zählen Digitale I/Os, seriell, Interbus, Profibus, TCP/IP und CAN-Bus. Das komplette System inklusive der Visualisierung über einen TFT-Bildschirm wurde entsprechend den Kundenanforderungen in einem PC-Schrank verbaut.

- Das eigentliche Herz des Systems ist die VMT/IS-Software, die in jahrelanger Entwicklung in über 500 Projekten gemeinsam mit Kunden aus der Automobil- und Zulieferindustrie weiterentwickelt wurde. Dabei wurde hohen Wert auf eine einfache und intuitive Bedienerführung gelegt, die es einem Anwender schon nach wenigen Tagen ermöglicht, selbst Prüfungen durchzuführen.

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2006