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Alle Tassen sicher im Blick

Machine Vision für die Keramikindustrie
Alle Tassen sicher im Blick

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Der Kostendruck führt auch in der keramischen Industrie zum vermehrten Einsatz von Automationslösungen unter Verwendung von leistungsfähigen Bildverarbeitungssystemen. Bei den Robot-Vision-Applikationen liegt heute der Schwerpunkt im flexiblen Einsatz der Systeme sowie einem hohen Maß an Benutzerfreundlichkeit. Die Fa. Lippert, einer der marktführenden Herstellern von Maschinen und Anlagen für die keramische Industrie, setzt für eine neu in Betrieb genommene Anlage die BV-Systeme ORIS von ISRA VISION ein, die eine robuste Erkennung und hochgenaue Positionierung ermöglichen.

Die Fa. Lippert, ein mittelständisches Unternehmen mit rund 200 Mitarbeitern am Standort Pressath, konzipiert und realisiert Maschinen und Anlagen für die keramische Industrie, vor allem für die Bereiche Geschirr, Sanitär und technische Keramik, sowie Förder- und Automatisierungssysteme für diverse Branchen, d. h. Förderanlagen, Kommissionier- und Sortiersysteme sowie Handling. Das Leistungsspektrum reicht von der Beratung über Projektierung, Konstruktion, Software-Erstellung, Fertigung, Schaltschrankbau, Montage, Inbetriebnahme, Schulung und Training bis zur Wartung und 24-Stunden-Service.

Kundenspezifisch maßgeschneiderte Anlagen
Basierend auf individueller Beratung baut das Unternehmen kundenspezifisch maßgeschneiderte Anlagen auf – komplett aus einer Hand. Die Anlagen zeichnen sich durch hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit aus. Erreicht wird dies durch die Kombination eines breiten Programms an optimierten Anlagenbausteinen mit speziellen Sonderkonstruktionen auf der Basis jahrzehntelanger Erfahrung und permanenter Entwicklungsarbeit. Das Motto des Unternehmens: Technologie und Innovation sind die Schlüssel zum Erfolg.
Lippert kombiniert 50 Jahre Keramik-Erfahrung mit dem Know-how aus dem Bereich Förder- und Automatisierungstechnik zu konsequent kundenspezifisch maßgeschneiderten Anlagen. „Mindestens 70 % unserer Anlagen sind Einzelstücke“, stellt hierzu Norbert Scharnagl heraus, der für Robotertechnik bei der Fa. Julius Lippert GmbH & Co. KG verantwortlich ist. Die Referenzliste umfasst mittlerweile mehr als 2000 Anlagen in über 40 Ländern. Dazu zählen auch viele Anlagen für die Geschirrindustrie für Hohl- oder Flachware. Der hohe Kostendruck in der Branche erfordert hier gerade in Hochlohnländern einen maximalen Automatisierungsgrad. Dabei spielen Bildverarbeitungssysteme für die Identifikation und die Robot Vision eine entscheidende Rolle. Für die Rosenthal AG konnte im April dieses Jahres eine Anlage geliefert werden, welche die Effizienz bei der Herstellung von Tassen, Bechern und Bowles erheblich steigert.
Flexible Produktion möglich
Bemerkenswert bei dieser kompakten Anlage ist das nahezu vollautomatische Handling der Produkte nach der Rohfertigung.
Nach dem ersten Brand, dem sogenannten Glühbrand, werden die Artikel mit einer bestimmten Verweilzeit in einem Hochregallager zwischengelagert, um dann nach der vollautomatischen Glasierung erneut in den Ofen gebracht zu werden. Ein Materialflussrechner sorgt dafür, dass die richtigen Sortimente ausgewählt werden.
Damit die Tassen beim Brand absolut rund bleiben, sind sie auf so genannten „Bomsen“ auf den Brennplatten positioniert. Das Trennen der Artikel von den Bomsen erfolgt durch ein Handlingsystem, welches über vier servogesteuerte Achsen verfügt. „Ein Bildverarbeitungssystem erkennt an dieser Stelle die genaue Position der Tasse, zum Beispiel auch, an welcher Stelle sich der Henkel befindet“, erklärt der Robotertechnik-Spezialist. „Die Bomsen stehen somit für die weitere Verwendung zur Verfügung und können wieder mit Tassen für den zweiten Brand bestückt werden.“ Dafür ist eine aufwändige Logistik mit entsprechenden Fördersystemen erforderlich.
„An einer Stempelmaschine werden die Tassen von unten mit einem Stempel versehen“, nennt N. Scharnagl einen weiteren Produktionsschritt. Auch hier sorgt ein Bildverarbeitungssystem für die genaue Positionierung der Tassen. Danach werden die Tassen der Glasiermaschine zugeführt. An der Übergabestation nach Glasiermaschine ist ebenfalls ein BV-System installiert.
Darüber hinaus kommen für noch zwei weitere Übergabestationen innerhalb der Anlage BV-Systeme zum Einsatz, die eine robuste Erkennung ermöglichen.
Fünf BV-Systeme im Einsatz
„Insgesamt ist die Anlage mit fünf Bildverarbeitungssystemen mit insgesamt sieben Kameras ausgerüstet“, weiß der Lippert-Fachmann. „Drei BV-Systeme befinden sich an den Übergabestationen und jeweils ein System bei der Bomsenentnahme und bei der Stempelmaschine.“ An zwei Übergabestationen sind jeweils zwei Kameras vorgesehen. Dies ist erforderlich, um sowohl Tassen als auch Bomsen sicher im Blick zu haben.
Der Anlagenbauer hat sich für die Bildverarbeitungssysteme ORIS (Object Recognition and Identification System) von ISRA VISION entschieden. Hierbei handelt es sich um ein effizientes Werkzeug zur Roboterführung und Identifikation, welches genaue Informationen über Position, Drehlage und die Variante des zu bearbeitenden Werkstücks liefern kann. Dabei dienen konturbasierte Algorithmen der sicheren Erkennung der Tassen. Das System nutzt Subpixelarithmetik für höchste Genauigkeit und ist weitgehend unempfindlich gegen Beleuchtungsschwankungen und Variationen der optischen Materialeigenschaften der Bauteile. Die fünf BV-Systeme in der Anlage sind über Ethernet mit dem Leitrechner verbunden.
Warum wurde das BV-System ORIS ausgewählt? „Wir kennen das System bereits seit 2002“, betont der Anlagenfachmann. „Damals haben wir es in einer Anlage zur Produktion von Feuerfest-Platten eingesetzt. Die Produktionsbedingungen dieser technischen Keramikprodukte sind äußerst widrig: hohe Temperaturen und sehr viel Staub. Trotzdem arbeitet das BV-System seit nunmehr vier Jahren völlig störungsfrei.“ Das hat überzeugt. Basierend auf diesen guten Erfahrungen war ORIS auch für die Anlage zur Tassenherstellung erste Wahl. „Hier herrschen ähnliche widrige Umgebungsbedingungen mit hohen Temperaturen und keramischem Feinstaub vor“, ergänzt N. Scharnagl.
Einfache Handhabung bei hoher Performance
Es kommen weitere Vorteile hinzu: „Überzeugt hat uns die einfache Handhabung von ORIS bei gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit“, unterstreicht der Roboterexperte. Außerdem lobt er die „einfachste Schnittstellenkonfiguration“ für alle benötigten Anbindungen. Konkret: „Die Anbindungen an die Siemens-S7-SPS und die Robotersteuerungen für die servogesteuerten Achsen waren sehr einfach und haben bei uns keinen Mehraufwand verursacht.“ Dies ermöglichte es, dass der Anlagenbauer die Integration der BV-Systeme komplett in Eigenregie ausführen konnte, obwohl selbstverständlich der Hersteller ISRA VISION bei Bedarf sofort mit Rat und Tat zur Seite gestanden hätte.
Die gesamte Handlingsanlage ist sehr kompakt aufgebaut – auch eine Folge des hohen Automatisierungsgrads. „Inklusive Glasier- und Stempelmaschine erreicht die Grundfläche gerade mal etwa 8 m x 8 m“, so N. Scharnagl. „Dazu kommt dann nur noch die Fördertechnik und das Hochregallager.“ Die Taktzeit beträgt 3 s pro Tasse. „Damit haben wir einen Durchsatz von 1200 Artikel pro Stunde“, berichtet N. Scharnagl stolz. Die Anlage ist so flexibel, dass der Betreiber die einzelnen Maschinen im Gesamtverbund oder auch einzeln verwenden kann. Die BV-Systeme leisten einen wichtigen Beitrag dazu, dass die Anlage nur höchste Qualität liefert und das Geschirr schnell, flexibel und wirtschaftlich produziert.
Das Beispiel zeigt, dass sich BV-Systeme wie ORIS für die keramische Industrie zu einem wesentlichen Wettbewerbsfaktor entwickeln: Sie ermöglichen die kostenoptimale Herstellung keramischer Erzeugnisse selbst in Hochlohnländern. So können technologisch führende, effiziente Anlagensystemlösungen für die Keramikindustrie entstehen, die überzeugen. Die Flexibilität des Standardsystems ORIS ermöglicht dabei den Einsatz für unterschiedliche Aufgaben innerhalb der Anlagen. Zusätzlich zu den Robot-Vision- und Identifikations-Aufgaben wird das System zukünftig auch die Qualitätsinspektion von Oberflächen übernehmen können.
ISRA VISION, Darmstadt
QE 527
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