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Bildverarbeitungsgesteuerte Robotik für die erste automatisierte Radmutternbefestigung

Anon Auto car manufacturing In-Sight robot arm guided inspection

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Das Anziehen der Radmuttern zur Befestigung des Rades auf der Radnabe ist aufgrund der Größe und des Gewichts des Steckschlüssels sowie der Tatsache, dass die Muttern zweier Räder in ca. 40 Sekunden angezogen werden müssen, eine schwierige manuelle Aufgabe. Ist die Position der Radmuttern bekannt, kann ein Roboter den Steckschlüssel einfach anordnen und die Muttern mit dem vorgegebenen Drehmoment anziehen. Das Problem dabei ist, dass das Fahrzeug vom Förderband nur ungefähr positioniert wird und dass sich die Räder frei drehen, wenden und schwenken können. Ein herkömmlicher blinder Roboter wäre also nicht imstande, die Muttern zu lokalisieren. Radix Controls gelang es, eine Bildverarbeitungsanwendung zu entwickeln, die imstande ist, die Position der Muttern in fünf verschiedenen Achsen binnen weniger Sekunden zu ermitteln, um die Zeitvorgaben des Prozesses zu erfüllen.

Die Bildverarbeitungsanwendung basiert auf zwei Cognex In-Sight® 5403 Bildverarbeitungssystemen zur Lokalisierung jedes Rads. Das PatMax®-Tool zum Abgleich von geometrischen Mustern wurde so programmiert, dass jedes der im Werk eingesetzten Räder erkannt wird. Mit dem Kreisfinder-Tool wird die Position des Achsmittelpunktes präzise ermittelt. Kanten-Tools inspizieren das Merkmal in der Mitte der Felge, um den Drehwinkel des Rads zu ermitteln. Nach Aufnahme des ersten Bildes erzeugt ein Laser ein Fadenkreuz auf jedem Rad. Dann wird der erste Laser ausgeschaltet, ein zweiter Laser erzeugt ein weiteres Fadenkreuz von einem anderen Winkel und ein zweites Bild wird erfasst. Mit den Kanten-Tools werden die Fadenkreuze in jedem Bild inspiziert. Die Koordinaten der Fadenkreuze werden in ein von Radix entwickeltes Programm eingegeben, das mithilfe der Differenzen zwischen den Fadenkreuzen die Winkel berechnet, in denen das Rad gedreht und geschwenkt ist.

Das System leitet diese Daten an die Steuerung eines Fanuc-Roboters weiter. Der Roboter schwenkt sein Handgelenk entsprechend den Winkeln, in denen das Rad gedreht und geschwenkt ist und dreht den Steckschlüssel so, dass er dem Drehwinkel des Rades entspricht. Dann führt er den Steckschlüssel zu den Radmuttern. Der Steckschlüssel wird gedreht und die Muttern werden mit dem richtigen Drehmoment binnen weniger Sekunden angezogen.

Die Anwendung ist seit 18 Monaten mit einer über 99,6%-igen Laufzeit in Betrieb (einschließlich Systemfehlern, wie etwa fehlende Reifen, Wasser auf Reifen usw.). Durch die Automatisierung dieses Schrittes konnten zwei Mitarbeiter von anstrengenden Posten in eine vorausschauende und planende Funktion wechseln. “Soweit wir wissen, ist es das erste Mal, dass dieser Arbeitsschritt erfolgreich mithilfe der Bildverarbeitung automatisiert werden konnte”, erklärte Shelley Fellows, Vizepräsidentin für operative Geschäfte bei Radix Controls Inc.

 

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