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Bildverarbeitung und Robotik

Auto-Cockpitprüfung bei Johnson Controls
Bildverarbeitung und Robotik

Johnson Controls prüft an Auto-Cockpits mit 8 Kameras bis zu 70 Merkmale in 2 Varianten nach 4 Kriterien. Die 100%-Sicherheit gibt ein VMT-Bildverarbeitungssystem. Die meisten Automobilhersteller lassen ihre Interieurbauteile von Zulieferern produzieren, um die Qualität zu steigern und die Kosten zu senken. Johnson Controls ist eines der weltweit führenden Unternehmen in der automobilen Innenausstattung und Elektronik sowie für Batterien. Zu den wichtigsten Kunden zählen führende Automobilhersteller.

Dipl.-Ing. Andreas Tarnoki, Leiter Niederlassung Nord der VMT Bildverarbeitungssysteme GmbH, Weinheim

Am Standort Lüneburg wird eine große Vielfalt an Cockpits und Türinnenverkleidungen für verschiedenen Automobilhersteller gefertigt. Diese Bauteile werden von Johnson Controls direkt an das Produktionsband des jeweiligen Automobilherstellers geliefert, was natürlich voraussetzt, dass die gelieferten Bauteile das Werk in Lüneburg absolut fehlerfrei und geprüft verlassen müssen.
Um den steigenden Erwartungen der Kunden in diesen Bereichen stets einen Schritt voraus zu bleiben, setzt Johnson Controls auf stetige Innovation zur Verbesserung der Produktqualität sowie der Qualitätssicherung.
Gerade im Bereich der Cockpits werden die Anforderungen an Sicherheit und Qualität immer komplexer, was dazu geführt hat, dass eine sehr hohe Anzahl von qualitätsrelevanten und für die Weiterverarbeitung wichtigen Bauteile vor der Auslieferung geprüft werden müssen. Dabei handelt es sich um korrekt gesetzte Nieten speziell im Airbagbereich, Clipse, Federhalter, sonstige Anbauteile und Baugruppen sowie Verschraubungen allgemein.
Die Anzahl der notwendigen Prüfungen beläuft sich derzeit auf 60 bis 70 wechselnde Merkmale, wobei die Vielzahl durch die Varianten Rechts- und Linkslenker noch erhöht wird. Geprüft wird aber nicht nur, ob die Bauteile vorhanden oder korrekt angebracht sind, sondern auch, ob die richtigen Bauteile eingesetzt wurden und ob diese passgenau sitzen. Bisher wurde ein Großteil der Merkmale manuell durch Mitarbeiter von Johnson Controls im Dreischichtbetrieb überprüft.
Die Aufgabe schließt eine mechanische Lösung aus
Um die Prüfung der Cockpits zu automatisieren, musste ein flexibles und erweiterbares System geschaffen werden, das eine verlässliche und kontinuierliche 100%-Prüfung der Cockpits gewährleistet, und das es ermöglicht, in sehr kurzer Zeit eine hohe Anzahl der Prüfungen an allen Cockpit-Typen durchzuführen und zu dokumentieren.
Eine weitere Herausforderung lag in den verschiedenen Farbkombinationen und Oberflächen, die durch das System verarbeitet werden müssen. Eine Vorgabe von Typ und Farbe konnte nicht gegeben werden.
Zusätzlich muss das System die Möglichkeit bieten, die fehlerhaften Cockpits in einer Nacharbeitsstation auszuschleusen und dem Mitarbeiter anzuzeigen, wo welcher Fehler vorliegt. Und zwar so, dass der Werker möglichst einfach und absolut sicher die als fehlerhaft erkannten Teile oder Baugruppen identifizieren und reparieren oder austauschen kann.
Eine mechanische taktile Lösung kam wegen der hohen und teilweise schwer erreichbaren Merkmale sowie aufgrund der Forderung nach einer hohen Flexibilität, die eine schnelle und unkomplizierte Erweiterung der Prüfungen ermöglicht, nicht in Betracht.
Gelöst wurde diese anspruchsvolle Aufgabe durch die VMT Bildverarbeitungssysteme GmbH mit Hauptsitz in Weinheim in enger Zusammenarbeit mit der Dieffenbacher Automation GmbH aus Seevetal bei Hamburg. Für die VMT GmbH wurde das Projekt von den Technikern ihrer Niederlassung Nord in Garbsen betreut. Dabei hat sich die Nähe der beiden Firmen zum Endkunden bewährt und in kürzester Zeit zur erfolgreichen Umsetzung der Anlage geführt.
Um den hohen Anforderungen gerecht zu werden wurde auf eine Automatisierung mit dem bewährten Bildverarbeitungssystem VMT IS in Mehrkameraversion unter Einsatz von Bildverarbeitungs-Komponenten der Firma Stemmer Imaging GmbH in Kombination mit einem ABB Roboter gesetzt. Komplettiert wird die Zelle durch zwei Bänder, wobei das erste Band die fehlerfreien Cockpits dem weiteren Produktionsprozess und das zweite Band fehlerhafte Cockpits dem Nacharbeitsplatz zuführt.
“Alle Bildverarbeitungs-Komponenten wie die Kameras, Objektive und Bilderfassungs-Karten beziehen wir von Stemmer Imaging. Besonders hilfreich war neben den bewährten Software-Tools unseres Unternehmens der Einsatz der Basis-Software Common Vision Blox”, berichtet VMT-Geschäftsführer Harald Mikeska. Die Stemmer Imaging GmbH mit Sitz in Puchheim bei München ist Vertriebshaus für alle notwendigen Komponenten der Bildverarbeitung und Entwickler der allgemeinen Bildverarbeitungs-Software Common Vision Blox sowie der zugehörigen Werkzeuge.
Und dann geht es im Automatikbetrieb los
Der neu geschaffene Arbeitsablauf umfasst folgende Schritte: Zunächst legt der Mitarbeiter die Cockpits in eine Aufnahme ab und startet den Prozess. Das Cockpit wird dann vom Roboter gegriffen und den insgesamt acht Kameras, die an einem Stahlbau in der Zelle befestigt sind, in fünf Positionen präsentiert. Die Anzahl der Kameras ist aufgrund der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Zykluszeit notwendig, um alle 65 geforderten Prüfungen durchzuführen.
Im ersten Schritt wird der Cockpit-Typ durch das Bildverarbeitungssystem identifiziert und automatisch die für diesen Typ richtige Prüfung gestartet. Im Anschluss daran werden die weiteren Merkmale in insgesamt fünf Roboterpositionen geprüft. Nach Erreichen der jeweiligen Position startet der Roboter eine Teilmessung über die Profibus-Schnittstelle und erhält schon nach wenigen Hundertstelsekunden das Signal zur Weiterfahrt. In jeder Position erfasst das VMT-Bildverarbeitungssystem mehrere Merkmale gleichzeitig und wertet diese aus. Die Merkmale selbst befinden sich dabei an alle Seiten des Cockpits. Nach Prüfung der letzten Position übergibt das Bildverarbeitungssystem einen Gesamt-Mess-Status an die Roboter-Steuerung. Die komplette Auswertung eines Cockpits dauert inklusive der Roboterbewegung ca. 8 Sekunden.
Aufgrund des Gesamt-Mess-Status wird das Cockpit dem Nacharbeitsband zugeführt, falls ein Fehler aufgetreten ist. An diesem Arbeitsplatz werden dem Werker auf einer Großbildanzeige die Fehlerpositionen direkt an einem „digitalen“ Cockpit angezeigt. Sobald die Nacharbeiten abgeschlossen sind, wird das Cockpit einer erneuten Prüfung zugeführt. Das Bildverarbeitungssystem steht während der gesamten Nacharbeiten uneingeschränkt für die Automatikmessungen zur Verfügung.
Durch die einfache Bedienung des Bildverarbeitungssystems war es laut Herrn Winkenwerder, dem leitenden Mitarbeiter bei Johnson Controls für dieses Projekt, seinen Mitarbeitern bereits nach einer Schulung von nur zwei Tagen möglich, neue Merkmale anzulegen und die Anlage während der Produktion zu optimieren. „Vor allem die Funktion des Offline-Teachens, die durch die Protokollierung aller Prüfungen und der zugehörigen Bilder möglich ist, hat die Optimierung der Anlage beschleunigt“, so Winkenwerder weiter.
„Seit der Inbetriebnahme überzeugt das Bildverarbeitungssystem durch seine hohe Zuverlässigkeit,“ zeigt sich Herr Winkenwerder überaus zufrieden mit der realisierten Lösung, zumal sich auch die im Vorfeld kalkulierten Kosteneinsparungen in der Realität eingestellt haben.
Das VMT-Bildverarbeitungssystem
Das eigentliche Herz des Systems schlägt in Form der VMT IS-Software, die in jahrelanger Entwicklung in über 500 Projekten gemeinsam mit Kunden aus der Automobil- und Zulieferindustrie weiterentwickelt wurde. Dabei wurde sehr hohen Wert auf eine einfache und intuitive Bedienerführung gelegt, die es dem Anwender schon nach wenigen Tagen ermöglicht, selbst Prüfungen durchzuführen.
Die Bedienung und Einrichtung des Systems erfolgt komplett ohne Programmierung über die grafische Oberfläche und ist für unterschiedlichste Anwendungen wie Robotersichtführung, Vollständigkeitsprüfung und Klarschriftlesen vollkommen einheitlich. Die Benutzersprachen (standardmäßig Deutsch und Englisch) sind jederzeit online umschaltbar und offen für Erweiterungen auf andere Sprachen.
VMT Bildverarbeitungssysteme, Weinheim
STEMMER IMAGING, Puchheim
QE 505
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