Skalierbares Kamerasystem für die Inlinekontrolle von Kunststoffen Von der Produktionslinie in die Prüfzelle - Quality Engineering

Skalierbares Kamerasystem für die Inlinekontrolle von Kunststoffen

Von der Produktionslinie in die Prüfzelle

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Bei der Kontrolle von Kunststoffteilen reicht es schon lange nicht mehr aus, lediglich die Guten von den Schlechten zu trennen. Die Datenerfassung und Aufbereitung spielt eine große Rolle, damit der Anwender die anlagenspezifischen Informationen vorausschauend erfassen kann. Fuchs Engineering hat ein Prüfkonzept entwickelt, welches weit mehr als nur „Machine Vision“ abdeckt. Die für die Bildverarbeitung wichtigen Komponenten – Kameras, Objektive, LED-Beleuchtung und Basis-Software Scorpion Vision – lieferte dabei Polytec.

Dipl.-Ing (FH) Kai-Uwe Fuchs, Fuchs engineering GmbH, www.fuchs-engineering.de Dr.-Ing. Eberhard Fischer, Polytec GmbH, www.polytec.de/bv

Lösungen dieser Art sind insbesondere in Zeiten überaus wichtig, in der die Produzenten und noch stärker die Zulieferer unter schweren rezessiven weltwirtschaftlichen Entwicklungen zu leiden haben. Es gilt die besten innovativen Ideen mit der bestmöglichen Produktionstechnik zu kombinieren.
Eine solche Zukunftstechnologie hat Mercedes Benz Cars mit „Bluetec“, eine Abgasfiltration für Dieselfahrzeuge, entwickelt. MKT Metall und Kunststofftechnik liefert das Gehäuse und die Deckel für die Steuerung des Harnstoffsensors. Die Spritzgussmaschine beinhaltet das Kamerasystem zur Inlinekontrolle. Damit ist eine hoch entwickelte Fertigungszelle entstanden, welche die Kontaktstifte mittels eines Scara-Roboters in das Spritzgusswerkzeug einlegt. Nach dem Einlegen der Kontakte schließt sich das Werkzeug und wird mit Kunststoff umspritzt. Anschließend wird das Werkzeug geöffnet und die Komponenten werden mittels eines Handlingssystems entnommen und der Prüfstation zugeführt. Das Kamerasystem kontrolliert die Teile mittels vier Kameras von allen relevanten Seiten.
Zur Lösung der Prüfaufgaben werden ausschließlich industrietaugliche Komponenten eingesetzt. Die Kameras sind mit einem CCD-Sensor ausgestattet, welcher die Bilder direkt in digitaler Form in das PC-System überträgt. Das PC-System basiert auf dem konfigurierbaren Softwarepaket Scorpion Vision und die Hardware wird speziell für die Anforderungen der industriellen Bildverarbeitung gebaut.
Dabei wird großen Wert auf exzellente Verarbeitung des lüfterlosen Systems gelegt. Durch ein integriertes Autostartmodul wird in Verbindung mit einem Watchdog die Funktionsfähigkeit des Systems kontinuierlich überwacht. Die Beleuchtungseinheit besteht aus geregelten LED-Modulen mit einer sehr langen Lebensdauer. Ein Austauschen des Leuchtmittels ist somit erst nach mehreren Jahren zu erwarten.
Kritischer Punkt: Kontaktstifte überwachen
Ein kritischer Punkt der Produktion ist die Positionsüberwachung der 14 Kontaktstifte. Die einzelnen Positionen der Kontaktstifte werden mit hoher Genauigkeit ermittelt und fehlerhafte Teile sofort aussortiert.
Ein weiteres Prüfkriterium ist die sogenannte Überspritzung der Kunststoffteile. Durch Überspritzung wird die Kontur des Gehäuses innen oder außen unzulässig verändert. Ein Totalausfall des Produktes könnte die Folge sein. Das komplette Prüfkonzept entstand in Abstimmung mit dem Endkunden und dem Anlagenbetreiber und wurde in die Fertigungszelle integriert.
Die primäre Aufgabe des Kamerasystems besteht darin, die Gut-Teile von den fehlerhaften Teilen zu trennen. Um diese Aufgabe zu visualisieren, dient ein einfacher Gut/Schlecht-Produktionszähler. Das Statistikmodul erweitert die Funktionalität um einige wertvolle Funktionen, welche der Produktionsanalyse dienen. So zeigt die Fehlerverteilung dem Bediener sofort, bei welchem Prüfschritt die häufigsten Fehler auftreten. Damit kann gezielt und effektiv die Fehlerrate gesenkt werden.
Die Prüfsoftware des Kamerasystems bietet dem Einrichter die Möglichkeit, auf die individuellen Toleranzen und somit auf die Prüfschärfe direkt Einfluss zu nehmen. Änderungen erfolgen online direkt in der Produktion, damit das Ergebnis sofort begutachtet werden kann.
Zur vorbeugenden Instandhaltung der Anlage und des Spritzgusswerkzeugs und um Wartungen und Revisionsbedarf frühzeitig abzuschätzen, können für alle Messwerte Kurvenblätter angelegt werden. Dabei wird jeder Messwert automatisch in das Diagramm eingetragen und fortlaufend mitgeschrieben. Durch den Verlauf der Kurve kann ein Überschreiten der Eingriffsgrenze abgeschätzt werden.
Null Fehler angestrebt
Alle Messwerte können zu Dokumentationszwecken abgespeichert und bei Bedarf als Produktionsprotokoll ausgedruckt werden. Um aufgetretene Fehler zu dokumentieren, können die entsprechenden Fehler-Bilder bereitgestellt werden. Damit wird das Kamerasystem zu einem mächtigen Werkzeug für die Optimierung des Produktionsprozesses in Richtung Null Fehler.
Wolfgang Ebner, Geschäftsführer bei MKT, ist mit der Produktionszelle hoch zufrieden: “ Die komplexe Fertigungszelle war die erste Produktionseinheit, die wir Ende des Jahres 2008 in unserem neuen 2 250 Quadratmeter großen Firmengebäude aufgestellt und hochgefahren haben. Die Anlage arbeitet reibungslos, was uns zu einem zuverlässigen Lieferanten für die zukunftsträchtige Technologie von Mercedes Benz hat werden lassen.“
Diese Aussage wird bestätigt, wenn man die automatische Fertigungszelle für die AdBlue-Sensorgehäuse arbeiten sieht: alles funktioniert reibungslos über eine zentrale Steuerung und bietet zukunftsorientierte Maschinentechnik zur Produktion von Zukunftstechnologien – damit das umweltgerechte „Auto von Morgen“ auch Wirklichkeit wird.
Polytec, Waldbronn,
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