Zum Leuchten gebracht
Aufgabestellung der VMT Bildverarbeitungssysteme GmbH war es bei einem Premium Automobilisten in einer bestehenden Produktionsanlage eine automatische Überprüfung von Wachskontamination im Bereich des Kofferraumbodens zu realisieren.
In der Automobilindustrie ist die Einhaltung von Qualitätsstandards im Bereich der Karosserieversiegelung ein unverzichtbares Muss. Diese Hohlraumkonservierung (HRK) wird mittels Robotertechnik vollautomatisch durchgeführt. Da die Konservierung auch in Bereichen durchgeführt werden muss, in denen später noch andere Bauteile montiert beziehungsweise verklebt werden, muss sichergestellt werden, dass keine späteren Funktionsflächen mit dem HRK-Material kontaminiert worden sind. Dieses wurde vorher so realisiert, dass bestimmte Bereiche mit speziellen Rahmen maskiert wurden. Diese Rahmen mussten vor der Applikation im Fahrzeug montiert und nach der automatischen Applikation wieder entnommen werden. Gleichzeitig wurde bei der Entnahme noch eine Sichtprüfung durch den Mitarbeiter durchgeführt.
Um eine Überprüfung der Bereiche überhaupt durchführen zu können, ist das HRK-Material mit fluoreszierenden Partikeln versetzt worden. Diese Partikel fluoreszieren bei Anregung mit einer bestimmten Lichtwellenlänge im UV-Bereich und werden somit für das menschliche Auge sichtbar. Genau diese Eigenschaft wurde dann genutzt, um eine automatische Überprüfung der zu inspizierenden Bereiche zu realisieren.
Die Herausforderung bei dieser Aufgabenstellung bestand in Folgendem:
1. Die Lichtleistung der UV-Strahlung musste bei einem Beleuchtungsabstand von ca. 4 m auf die zu inspizierenden Bereiche gebracht werden.
2. Es mussten industrietaugliche UV-Strahler mit hoher Lichtleistung und geeigneter Abstrahlcharakteristik gefunden werden, um die Bereiche optimal auszuleuchten.
3. Die Kamera- und Beleuchtungspositionen mussten so gewählt werden, dass die zu kontrollierenden Bereiche im Inneren des Fahrzeugs für die Kameras einsehbar sind und mit den UV-Strahlern beleuchtet werden konnten.
4. Es mussten Kontaminierung ab einer Größe von 2 mm² sicher erkannt werden.
Um eine optimale Anregung der Partikel zu erreichen, wurde in Vorversuchen die genaue Wellenlänge ermittelt, bei der ein maximaler Fluoreszenzeffekt auftritt. Bei der Auswahl und Festlegung der Kamerapositionen wurde im Betreiberwerk ebenfalls eine Voruntersuchung durchgeführt. Hier bestand das größte Problem darin, dass Positionen gefunden werden mussten, die ohne Änderungen an den vorhandenen Roboterprogrammen für die Auswertung optimal sind. Hierbei musste zusätzlich noch berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Karossentypen mit ebenfalls unterschiedlichen Prüfbereichen kontrolliert werden sollen.
Die Lösung bestand dann darin, dass 4 GigE-Kameras so angeordnet werden konnten, dass die gesamten zu prüfenden Bereiche überlappend erfasst wurden. Hierbei wurde beispielsweise eine Kamera so angeordnet, dass diese von vorne durch die Frontscheibe in die Kofferraummulde blickt. Der Abstand der einzelnen Kameras zu dem prüfenden Bereich beträgt bis zu 5 Metern. Die speziell für diese Applikation gefertigten LED-UV-Beleuchtungen mussten ebenfalls in einem großen Abstand zu der zu inspizierenden Fläche installiert werden, um Kollisionen mit den Robotern zu vermeiden. Die Sichtfenster der gesamten Applikationskabine wurden aus Arbeitssicherheitsgründen mit spezieller UV-Folie beschichtet, so dass keine UV-Strahlung in den Arbeitsbereich der Werker dringen kann.
Die Prüfung der Kontaminierung wurde vollständig in den Automatikablauf der Gesamtstation integriert. Hierbei wird, nachdem eine Karosse in die Station eingefördert worden ist, die LED-UV-Beleuchtung eingeschaltet und mit den Kameras die erste Bildaufnahme (Bild1) ohne Applikation gestartet. Anschließend führen die Roboter die Applikation aus, d.h., die Roboter beschichten die Hohlräume der Karosse mit HRK-Material. Nachdem die Roboter wieder in Ihre Homeposition gefahren sind, wird die LED-UV-Beleuchtung ein zweites Mal zugschaltet und die zweite Bildaufnahme (Bild2) gestartet.
Anschließend subtrahiert man Bild1 von Bild2, und im Differenzbild werden die Positionen sichtbar, an denen es Unterschiede zwischen Bild1 und Bild2 gibt. Durch eine Anpassung der Kameraparameter wurde erreicht, dass das SNR (signal to noise ratio/Signal Rausch Verhältnis) zwischen nicht kontaminierten Flächen und mit fluoreszierendem HRK-Material kontaminierten Flächen so groß ist, dass die Kontamination mit einem relativ einfachen Schwellwertverfahren sicher erkannt werden kann.
Die ursprüngliche Vorgabe zur Erkennung von Fehlern von minimal 2 mm² kann mit dem beschriebenen Verfahren prozesssicher realisiert werden und wurde sogar weit übertroffen. Der Nachweise der Prozesssicherheit wurde anhand einer kompletten Produktionsschicht erbracht. Hierbei wurden alle applizierten Fahrzeuge visuell durch geschultes Personal kontrolliert und die Ergebnisse mit dem Prüfergebnis des VMT-IS-Systems verglichen.
Welcher Fahrzeugtyp mit welchen Prüfaufgaben zu prüfen ist, wird dem VMT-Inspektionssystem über eine Profibusschnittstelle von der Anlagensteuerung mitgeteilt. Anhand dieser Information wird dann der entsprechende Prüfplan inkl. der dazugehörigen Parameter geladen und die Prüfungen durchgeführt. Das Ergebnis wird dem Anlagenbediener auf einem Monitor angezeigt. Hierbei wird die genaue Position der erkannten Kontaminierung grafisch dargestellt. Des Weiteren wird eine Fehlermeldung über das Bussystem an die Anlagensteuerung übergeben. Dieses wird dann in der folgenden Stationen dazu genutzt, die Karosse gezielt anzuhalten und die kontaminierten Bereiche manuell zu reinigen.
Ausblick:
Durch die rasante Entwicklung der LED-Technik stehen nun auch leistungsfähige industrietaugliche UV-LED-Beleuchtungen zur Verfügung, die einen Einsatz unter Produktionsbedingungen ermöglichen. Insbesondere im Bereich der NDT (non destructive testing/zerstörungsfreien Werkstoffprüfung) ist somit eine wichtige Grundlage gegeben, Prüfprozesse, die bisher mit hohem Aufwand manuell ausgeführt wurden, zu automatisieren.
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Unternehmensinformation / Kurzprofil:
VMT liefert individuelle, schlüsselfertige Bildverarbeitungs- und Lasersensorsysteme für alle Industriesparten. VMT-Lösungen basieren auf eigenentwickelten Produktlinien, welche das gesamte Applikationsspektrum abdecken. Als Kompetenzzentrum im leistungsstarken Verbund der Pepperl+Fuchs-Gruppe bietet Ihnen VMT absolute Spitzentechnologie kombiniert mit höchster Investitionssicherheit.
VMT ist Berater und Partner seiner Kunden und bietet Ihnen eine objektive und solide Entscheidungsgrundlage für Ihre Investitionen.
Das hochqualifizierte VMT Ingenieurteam hat 20 Jahre Erfahrung in der Industriellen Bildverarbeitung. Erfahrene Ingenieure, Techniker und Monteure nehmen Ihre Anlagen in Betrieb und schulen Ihre Mitarbeiter wie auch die Ihrer Kunden.
Kundenzufriedenheit ist unser höchstes Ziel. Durch regelmäßige Kundenbefragungen erreichen wir eine kontinuierliche Verbesserung der Qualität unserer Systeme, unserer Mitarbeiter und der Zusammenarbeit mit unseren Kunden.
Datum: 12.11.2014 - 10:53 Uhr
Sprache: Deutsch
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Kategorie:
Industrielle Bildverarbeitung
Art der Fachartikel: Erfolgsprojekt
Versandart: Veröffentlichung
Freigabedatum: 12.11.2014
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