Strategie der kurzen Wege

Dipl.-Ing. Kamillo Weiß, Fachjournalist, Leinfelden-Echter-dingen

Um auf die Kundenwünsche besser, reaktionsschneller, flexibler und wirtschaftlicher reagieren zu können, entschied man sich im Werk Blaupunkt in Hildesheim bereits im Jahr 2002 für den Ausbau einer so genannten Inhouse-Philosophie. An diesem Standort befindet sich auch die zentrale Entwicklung von Navigationsgeräten für die Automobilindustrie und Handelsketten. Durch die Konzentration des Know-hows verschiedener Disziplinen der Automationstechnik in der Abteilung Technische Funktion wurden die Synergien gebündelt. Mit kurzen Kommunikations- und Entscheidungswegen im gesamten Engineering von Qualitätskontrollsystemen für die Prozessautomation konnten sowohl die Reibungsverluste als auch die Zeit für die komplette Applikation erheblich minimiert werden. In dieser Abteilung werden neue Prüfkonzepte auf Basis der Hard- und Software von Cognex erarbeitet und für das eigene Werk realisiert sowie für die anderen Standorte vervielfacht.

Mit dem Aufbau einer eigenen Gruppe der Bildverarbeitung innerhalb der TEF71 stellte sich die Frage nach einer langfristigen und soliden Planbarkeit. Die Erfahrungen aus bereits installierten Bildverarbeitungssystemen in Hard- und Software von unterschiedlichen Anbietern bildeten die Basis für die weitere zukunftsorientierte Ausrichtung von Qualitätskontrollsystemen. Im Jahr 2002 wurde bezüglich der Bildverarbeitung eine Entscheidungsmatrix erstellt. In dem breiten Angebot von Komponentenherstellern der Bildverarbeitung, Softwareanbietern und Systemhäusern musste eine Entscheidung getroffen werden, um den Einsatz von Vision-Systemen in Hard- und Software strategisch mittelfristig auszurichten. Ziel war es, eine möglichst durchgängige Basisplattform zu finden, die eine gewisse Standardisierung der Bildverarbeitung ermöglichte. Die Entscheidung fiel zugunsten des weltweit führenden Anbieters Cognex. Das Produktportfolio überzeugte einerseits durch die PC-basierten Hochleistungssysteme, andererseits wurde der Trend zu leistungsstarken Vision-Sensoren berücksichtigt. In der Vision-Software stand eine sehr umfangreiche und anwendungsspezifische Bibliothek von bekannten und äußerst zuverlässigen Algorithmen der Bildverarbeitung zur Verfügung. Die leistungsstarken Softwarepakete wie zum Beispiel DisplayInspect und PatMax gewährleisteten eine gute Skalierbarkeit und einfache Programmierbarkeit der Vision-Anwendungen. Die Entwicklungsumgebungen von VisionPro und In-Sight Explorer erwiesen sich als effektive Basis mit vielen ausgereiften Schnittstellen, um die BV-Anwendungen optimal in die Prozesssteuerung, werksweite Fertigungskommunikation und Dokumentation einzubinden. Positiver Nebeneffekt der Kunden von Blaupunkt war, dass Cognex in der Automotiv-Industrie bereits ein sehr gutes Image hatte.

Dazu bemerkt Peter Berking, verantwortlich für Konzepte des Teams „Bildverarbeitung“ in der TEF71: „Die solide Basis in Hard- und Software ermöglicht uns die sehr schnelle Entwicklung von kompletten Anwendungen. Dies sowohl bei besonders anspruchsvollen Aufgaben mit PC-basierten Systemen, Systemlösungen mit den neuesten In-Sight Vision-Sensoren als auch Kombinationen aus beiden Systemtechnologien. Das verhilft uns zu einer enormen Flexibilität und einer äußerst effizienten Aufgabenlösung.“

Als gewissermaßen hausinternes Systemhaus realisierte die BV-Gruppe im Ergebnis mehrere BV-Applikationen seit 2002 im Werk Hildesheim. Installiert sind inzwischen zahlreiche Kameras in Verbindung mit den PC-basierten Systemen auf Basis des Softwarepaketes DisplayInspect und auch In-Sight Vision-Sensoren. Dabei erweist sich so manche BV-Anwendung als echtes technologisches Highlight!

Die Kundenwünsche aus dem Automotiv-Bereich sind in Bezug auf Qualitätsanforderungen erheblich gestiegen. Man erwartet neben einer makellosen Qualität die Einhaltung einer zulässigen Fehlerquote im niedrigen ppm-Bereich (parts per million). Außerdem verlangen die Kunden eine schnelle Reaktionsfähigkeit auf zusätzliche Anforderungen und Wünsche in der Qualitätssicherung, aber auch Flexibilität bei den jeweils zu liefernden aktuellen Chargen. Dabei erweist es sich als Vorteil, dass innerhalb der Abteilung TEF eine weitere Arbeitsgruppe zuständig ist für die Prozess-Implementierung und deren optimierte Softwaregestaltung mit Anbindung an die werksweite Fertigungskommunikation. Die Mitarbeiter der Abteilung ‚Technische Funktion’ haben jederzeit den direkten Online-Zugriff auf die Mess- und Qualitätssicherungssysteme in der Fertigung und können vom Büroarbeitsplatz aus sofort reagieren.

Nicht ohne Stolz berichtet Herr Peter Berking von der schnellen Reaktionsfähigkeit am Beispiel der Diffusorscheiben, die über den Displays montiert werden. Die Anlieferung dieses Zulieferteiles erfolgte noch nicht in der hundertprozentigen Qualität. Die Auslieferung der fertigen Geräte musste aber eine hundertprozentige Qualität bieten. Innerhalb von nur zwei Tagen ist es gelungen, eine komplette Bildverarbeitungs-Lösung zu realisieren, mit welcher der Diffusionsgrad exakt gemessen wurde. Der einzelne Diffusors wird hinterleuchtet und mit den sehr präzise arbeitenden Bildverarbeitungs-Algorithmen des In-Sight Vision-Sensors bewertet. Noch vor dem nächsten Schritt der Wertschöpfung konnte nun das Zulieferteil einwandfrei geprüft werden. Über die im Vision-Sensor integrierte Ethernetschnittstelle wurde diese Systemlösung problemlos in das Fertigungs- und das Werkskommunikationsnetz eingebunden. Kürzeste Entscheidungswege führten zur schnellen Lösung der Aufgabe und der Zulieferer konnte sogar diese komplette Qualitätsprüfung innerhalb kurzer Zeit vollständig 1:1 übernehmen. Hierbei zeigt sich auch der große Vorteil von Vision-Sensoren bezüglich der Investitionssicherheit. Sie können sehr schnell für eine Anwendung konfiguriert werden und sind sehr einfach zu installieren. Ist der In-Sight Vision-Sensor für diese Aufgabe nicht mehr erforderlich, so kann er umgehend für andere Anforderungen genutzt werden.

Die Position des Fahrers ist durch seine Größe und Sitzposition individuell und daraus ergeben sich unterschiedliche Blickwinkel auf das Display des Navigationsgerätes und der Informationsanzeigen. Diese sollen aber auch bei variierendem Blickwinkel ein einwandfreies Erscheinungsbild in Kontrast und Helligkeit bieten. Deshalb ist es notwendig, in Kontrast und Helligkeit einen kalibrierten Abgleich durchzuführen, der auch den Aspekt unterschiedlicher Blickrichtung berücksichtigt. Mit einer einzigen auf das Navigations-Frontmodul senkrecht ausgerichteten Kamera ist diese Aufgabe nicht vollständig erfüllbar.

Einige mächtige Vision-Tools von Cognex, wie zum Beispiel PatMax, stehen inzwischen für die neuen Hochleistungs-Vision-Sensoren der Produktfamilie In-Sight 5400 zur Verfügung. Diese Vorteile nutzt man zunehmend auch in Hildesheim. In Verbindung mit der ausgeprägt komfortablen Entwicklungsumgebung In-Sight Explorer werden Aufgaben in der Programmierung und im Systemaufbau erschlossen, die bislang PC-basierten Systemen vorbehalten waren.

Die nach den Prinzipien des BPS (Bosch Produktions System) mit Rundtisch ausgestattete Prüfanlage ermöglicht die anspruchsvolle 100%ige Qualitätskontrolle von Navigationssystemen in geradezu extrem flexibler Chargenhandhabung. Eingesetzt wird unter Anderem der neueste In-Sight 5403 mit einem Aufnahmefeld von 1600 x 1200 Pixel und damit einer 2,5fach höheren Auflösung gegenüber üblicher Standardauflösung. Das ermöglicht die Durchführung mit nur einem Vision-Sensor in senkrechter Ausrichtung auf die Navigationskonsole den kalibrierten Gesamtabgleich der LED Tastenausleuchtung und den Kontrastausgleich. Unterschiedliche Navigationsmodelle, Installationsanordnungen und differierende Blickrichtungen des Fahrers ergeben aber verschiedene Ergebnisse der Displays in Kontrast und Helligkeit. Diese zusätzliche Anforderung bewältigt man durch den Einsatz eines In-Sight 4001. Dieser Vision-Sensor, ist an einem verstellbaren Arm befestigt, wird modellbezogen auf einen erforderlichen Blickwinkel eingestellt. Seit etwa einem Jahr werden damit äußerst zuverlässige Ergebnisse im kompletten Abgleich erzielt. In einem weiteren Ausbauschritt will man die Winkelausrichtung softwaregesteuert automatisch an das jeweilige Modell anpassen und die Rüstzeit minimieren.

Die Tendenz zum vermehrten Einsatz von Vision-Sensoren ist im Werk Hildesheim deutlich erkennbar. Die kompakte robuste Bauweise, die integrierte LED-Ringbeleuchtung sowie die Ethernet-Kommunikationsschnittstelle machen den Aufbau von Prüfeinrichtungen sehr einfach. Das zeigt sich zum Beispiel auch in der Fügekontrolle von Foliensteckverbindern auf einer Platine. Auch hier nützt man die hohe Bildauflösung des 2 Megapixel In-Sight 5403 für eine größeres Aufnahmefeld. Die integrierte Vision-Bibliothek mit den äußerst zuverlässigen Tools von PatMax ermöglichen höchste Messpräzision in der Bestückung und Montage der Platinen. Als Beispiel für die einfache Bedienung und komfortable Programmierung verweist Peter Berking auf einen Praktikanten als neuen Mitarbeiter, der sich binnen weniger Tage in die Thematik und Bildverarbeitung mit produktiven Ergebnissen eingearbeitet hat. Einen weiteren Faktor in der recht schnellen Realisierung von Bildverarbeitungsaufgaben sieht er nicht zuletzt auch in der guten und schnellen fachlichen Unterstützung durch Cognex Karlsruhe. Auf das sehr umfangreiche Fachwissen in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen kann man jederzeit zugreifen und daraus neue und sehr effektive Lösungsansätze entwickeln.

Die Entwicklungsumgebungen von VisionPro und In-Sight Explorer beschleunigen den Aufbau von Vision-Netzwerken und deren Einbindung in die ganze Prozessautomation. „In der Aufgabenplanung und der Zusammenstellung einschließlich der Softwareimplementierung kommen wir fast durchwegs mit einer Zeit von weniger als vier Wochen für die Inbetriebnahme aus“, bringt Peter Berking seine Erfahrung und Sicht der Dinge auf den Punkt.

COGNEX Germany, Inc., Karlsruhe

QE 526