Automation in der Qualitätskontrolle

Roboter wird zum Qualitäter

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Die automatisierte Qualitätssicherung gewinnt zunehmend an Bedeutung, weil sie Anwendern viele Vorteil bringen kann – von schnelleren Prozessen bis zu reduzierten Kosten. Unternehmen steht eine große Auswahl an Lösungen zur Verfügung, wie etwa die Messe Automatica gezeigt hat. Zu den Schwerpunkten dort zählten die 3D-Technik sowie kollaborative Roboter.

Die Automatisierung ist in der Qualitätssicherung angekommen. Wie auch in anderen Bereichen bietet sie deutliche Vorteile. Automatisierte Lösungen machen die Qualitätskontrolle schneller. Mess- und Prüfergebnisse sind reproduzierbar. Kosten werden gesenkt, versprechen die Anbieter.

Welche Bedeutung die Automatisierung im Qualitätsbereich mittlerweile hat, ließ sich auch gut auf der Automatica beobachten. Auf der Messe für Automatisierungstechnik in München waren die Anbieter aus dem QS-Sektor stark vertreten.

Ein großes Thema war dabei 3D-Technik, die in die automatisierten Lösungen integriert wird. So zeigte zum Beispiel Zeiss Optotechnik seinen 3D-Sensor Comet Pro AE. Dieser bildet das Herzstück des robotergeführten optischen 3D-Messsystems Aibox Flex.

Der Comet Pro AE ist der Nachfolger der ersten Generation Comet Automated. Der neue Streifenlichtprojektor verdoppelt laut Markus Eßer, Geschäftsführer von Zeiss Optotechnik, „basierend auf unseren High-End-Lösungen die verfügbare Auflösung, Messgeschwindigkeit und Lichtleistung.“ Bei einer Transferrate von 4,6 Mpx/s liege die kürzeste Messzeit bei 1,9 s.

Flexibler, robuster und einfacher zu bedienen

Kunden profitieren laut dem Geschäftsführer aber nicht nur von der höheren Messgeschwindigkeit. Der neue Streifenlichtprojektor besteche auch aufgrund seiner Flexibilität, Robustheit, Qualität und einfacheren Bedienung.

Die 16-Megapixel-Kamera ist laut Hersteller bei einem Messvolumen von 550 x 370 x 400 mm sehr präzise. So sollen sich bei einer Auflösung von 4.698 x 3.264 Pixel selbst sehr kleine, unauffällige Details wie beispielsweise Kratzer auf den Bauteilen erkennen lassen.

Durch die Fusion von 3D-Daten und Kantenbeleuchtungsaufnahmen wird eine höhere Strukturauflösung und Datenqualität erzielt. Denn kombiniert man die Daten aus Kamera und Projektor mit den Beleuchtungsmöglichkeiten durch die LEDs, wird die effektive Auflösung einer 30-Megapixel-Kamera erreicht.

Streifenprojektion ist auch eine Technologie, die GOM im Programm hat. Erst im vergangenen Jahr hatte GOM seine Atos-Reihe um einen neuen Sensor zur vollflächigen Erfassung und Inspektion von konturbehafteten Bauteil-Geometrien erweitert. Das System ist für die serienbegleitende Qualitätssicherung von kleinen bis mittelgroßen Bauteilen geeignet.

Der Sensor kommt in der standardisierten Messmaschine Scanbox zum Einsatz, die GOM auf der Automatica zeigte. Scanbox ist eine komplette optische 3D-Messmaschine, die für die effiziente Qualitätskontrolle im Produktions- und Fertigungsprozess entwickelt wurde. Für unterschiedliche Bauteilgrößen und Anwendungen stehen dabei flexible und teils mobile Lösungen zur Verfügung.

Sensor für schwer zugängliche Oberflächen

Für die automatisierte Inspektion von Oberflächen und Geometrieabweichungen an komplexen Gussbauteilen im Produktionstakt hat Vitronic seine Lösung 3D inline entwickelt. Die damit möglichen 100-%-Prüfungen registrieren zuverlässig jede Fehlerstelle, was gerade bei sicherheits- und funktionskritischen Bauteilen entscheidend sei.

Vitronic hat sein Portfolio um einen Innenprüfsensor erweitert. Mit diesem lassen sich schwer zugängliche Oberflächen von Zylinderinnenwänden kontrollieren. Dabei kann der Sensor auch verschiedene Bearbeitungsebenen vollflächig erfassen.

Full-HD-Qualität bei hohen Scan-Geschwindigkeiten

Seine 3D-Lasersensoren der Serie Ecco 95 präsentierte Smartray in München. Die Sensoren vereinen laut Anbieter Bildverarbeitung in Full-HD-Qualität mit Scan-Geschwindigkeiten größer 10 kHz, einer Informationsdichte von bis zu 20 Millionen 3D-Punkten pro Sekunde und einer echtzeitfähigen Datenübertragung.

Sie eignen sich für Anwendungen, in denen kleinste Teile, Maße und Toleranzabweichungen bei schnellen Zykluszeiten gemessen werden müssen – beispielsweise in der Halbleiter-, Elektronik- und Solarindustrie.

Auf 3D setzt auch Bi-Ber. Auf der Automatica demonstrierte der Bilderkennungsspezialist eine Vollständigkeitskontrolle mit einem flexibel adaptierbaren 3-D-Bildverarbeitungssystem. Ein Lasertriangulationssensor nimmt dabei über diverse Spiegel das Prüfobjekt aus zwei Richtungen auf. Er kann dadurch auch tiefliegende Bereiche überwachen, die bei herkömmlichen Aufnahmen abgeschattet sind.

Dieses Reflexsystem eignet sich laut Anbieter besonders für schnelle Produktionsabläufe. Es ermöglicht exakte Vermessungen komplexer Untersuchungskörper und die Überwachung großer Oberflächen sowie breiter Produktionsbänder mit vielen kleinen Endprodukten.

Einfache Geometrien können mit Hilfe von Profiluntersuchungen betrachtet und komplexe Formen mit einem vorab eingelernten 3-D-Objekt abgeglichen werden. Geschwindigkeit, kompakte Größe und Messfeld lassen sich an die Anforderungen verschiedener Machine-Vision-Aufgaben anpassen.

Anpassung an verschiedene Aufgaben

Anpassungsfähigkeit ist ohnehin eine wichtige Eigenschaft der Systeme, meint Patrick Schick, Produkt Marketing Manager bei IDS. „Automatisierungslösungen sollten sich flexibel auf wechselnde Situationen einstellen können“, so Schick. Seine Unternehmen habe daher Industriekameras im Portfolio, die je nach Bedarf unterschiedlichste Bildverarbeitungsaufgaben erledigen können.

So reicht zum Beispiel das Anwendungsspektrum des 3D-Kamerasystems Ensenso X von der Fabrikautomation bis zur Lager- und Logistikautomation. Ein größeres Sichtfeld und mehr Bilddetails dank 5 MP zählen zu den Vorteile des Systems von IDS.

Aufgrund der Sony-Sensoren und des größeren Sichtfeldes lässt sich im Vergleich zu bisherigen 1,3-MP-Varianten der Abstand zwischen Kamerasystem und Objekt verringern. Um etwa eine bepackte Euro-Palette (120 x 80 x 100 cm) komplett zu erfassen, sind statt 1,5 nur noch 1,25 m notwendig. Die Z-Genauigkeit verbessert sich von 0,43 auf 0,2 mm. Weitere Vorteile sind ein Plus von bis zu 35 % bei der lateralen Auflösung bei mehr als 30 % geringerem Rauschen, sodass Details und Tiefeninformationen laut Hersteller noch präziser erfasst werden.

Zudem hat IDS das App-Prinzip auf die industrielle Bildverarbeitung übertragen. So können Anwender den vision-App-basierten Kameras und Sensoren Bildverarbeitungsaufgaben ganz nach Bedarf zuweisen. Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur einen variablen Device-Funktionsumfang, sondern auch das unmittelbare, geräteinterne Verarbeiten von Informationen, die vom Bildsensor bereitgestellt werden. Auch das Erstellen und Installieren eigener, individueller Vision-Apps ist dank App-Entwicklungskit und Halcon Embedded möglich.

Daneben gibt es von IDS nun mit Mikado ARC eine All-in-One-Lösung, welche die aufwändige Roboter-Programmierung durch ein leicht konfigurierbares GUI-Werkzeug ersetzt. So verspricht es zumindest der Hersteller.

Mit Robotik hat sich auch der Göppinger Messdienstleister Topometric beschäftigt. Die Automatica nutzte er für eine Premiere und zeigte dort erstmals seine eigenentwickelte mobile Messeinheit – den CSR 200 (Collaborative Scanning Robot). Das Besondere an dem System: Das Bauteil wird per Roboter zum Sensor geführt und nicht umgekehrt.

Die Einheit besteht aus Roboter, optischem Hochleistungssensor, Palettenwechselsystem, Programmierplatz und Kontrollmonitor inklusive Ampelsystem. Die Komponenten sind in einer Messstation mit einer Größe von 2.500 x 800 x 1.800 mm untergebracht.

Da der kollaborative Roboter nicht über die Außenmaße des CSR 200 hinaus fährt, sind keine weiteren Sicherheitsmaßnahmen wie zum Beispiel Schutzzaun erforderlich. Somit kann das nur knapp 275 kg leichte Messgerät flexibel an verschiedenen Einsatzorten wie dem Messraum oder auch direkt in die Produktion bewegt werden.

Cobot prüft Platinen in der Elektronikindustrie

Kollaborative Roboter sind die Spezialität des Anbieters Rethink Robotics. Diese zeichnen sich laut Hersteller durch eine kompakte Leichtbauweise und hochentwickelte Sensorik aus, mit der sie ihre Umgebung wahrnehmen und situationsgerecht agieren können.

Rethink zeigte auf der Automatica verschiedene Einsatzmöglichkeiten seines Cobots mit dem Namen Sawyer. „Wir haben jetzt auch verstärkt Anwendungen in der Qualitätssicherung im Fokus“, sagt Darius Wilke, Director des Europa-Geschäfts bei Rethink.

So untersucht Sawyer zum Beispiel beim spanischen Elektronikhersteller P4Q den Platinendruck auf Fehler, indem er Fotos erstellt und abgleicht, die Platinen in einen Testadapter einlegt, diesen schließt und wieder öffnet und die Teile entsprechend dem Testergebnis sortiert.

Laut P4Q hat sich die Investition in die automatisierte Lösung gelohnt. Durch den Einsatz von Sawyer konnte das Unternehmen den Produktionsdurchsatz um 25 % steigern. Gleichzeitig habe sich die Teilequalität spürbar verbessert. ■


Der Autor

Markus Strehlitz

Redaktion

Quality Engineering


Webhinweis

Im Interview auf der Control sprach Topometric-Geschäftsführer Hermann Eiblmeier über die Automatisierungslösungen, die sein Unternehmen bietet, und wie sich diese individuell anpassen lassen.

Hier geht´s zum Video:
http://hier.pro/8EhfU



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