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Optische Qualitätsprüfung von Gummiteilen mit VisionPro

IMA TEC using cognex patmax software for part identification

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Bereits zwei bis drei Wochen nach der Fertigung kann sich die Oberflächenfarbe von Gummiteilen durch austretende Weichmacher verändern. Obwohl die Qualität darunter nicht leidet, bilden sich bei schwarzen Teilen oft weiße Zonen, so genannte Ausblühungen. Hinzu kommen Form- und Farbunregelmäßigkeiten durch den Entgratungsprozess. Dabei werden Gummiteile mit Stickstoff abgekühlt und in einer Entgratungstrommel durch Granulatzugabe von Kanten befreit. In geringem Maße können dabei Materialbeschädigungen entstehen. Abriebspuren des Granulats setzen sich teilweise auf den Gummiteilen ab, ohne jedoch die Qualität zu beeinträchtigen. Beides erschwert die Prüfung mittels Kamera und Vision-Software. Das optische Prüfsystem muss echte Produktmängel wie Risse oder Materialschwund und für die Produktgüte irrelevante Verfärbungen eindeutig unterscheiden.

Minimaler Ausschuss

Die IMA-TEC GmbH löst die speziellen Anforderungen der Gummiteileprüfung durch die Kombination einer 3D- und vier 2D-Kameras mit dem intelligenten Vision-System VisionPro® von Cognex. Für jedes Qualitätskriterium von Gummiteilen, wie beispielsweise Getriebedeckel für Automobilfensterheber (s. Abb.), erstellen die Spezialisten für Automation und Bildverarbeitung ein eigenes Histogramm der relevanten Farb- und Helligkeitsbereiche. Zentrales Kriterium ist dabei die exakte Definition von Toleranzgrenzen, damit bei hoher Qualität der Ausschuss so gering wie möglich bleibt. Die Schwellenwerte werden dabei variabel auf das Gummiteil angepasst. Aus der langjährigen Erfahrung in den Bereichen Automation und Bildverarbeitung hat IMA-TEC eine Kombinationsprüfung unterschiedlicher Teilemerkmale entwickelt. Auf Basis von VisionPro® lassen sich Gutteile, Pseudoausschuss und tatsächliche Ausschussteile mit extrem hoher Präzision identifizieren.

Fünffach geprüft

Eine 3D-Kamera kontrolliert an der ersten Prüfstation ob die Gummiteile an den richtigen Stelle über plane Flächen verfügen oder außerhalb der Toleranzwerte verformt sind. Mit einer individuellen IMA-TEC-Oberfläche versehen, erstellt die 3D Kamera auf Basis von bis zu 5 µm genauen Messergebnissen aussagekräftige 3D-Auswertungen.

Im nächsten Schritt prüft eine Zeilenkamera mit Dunkelfeldbeleuchtung die Konturen des Gummiteils. Bei dem abgebildeten Getriebedeckel sorgen 200 Messpunkte für die präzise Unterscheidung von Gutteilen und Ausschuss. Druckstellen auf dem konisch zulaufenden Gummiring, die in der Regel noch als Gutteil beurteilt werden, erkennt das Vision-System an der Formerweiterung nach außen. Materialschwund durch Ausbruch oder Mängel beim Spritzgießen reduzieren den Durchmesser nach innen und wird von VisionPro® als sich verkleinernde Kontur erkannt.

An der dritten Prüfstation untersucht eine Matrix-Kamera die Teileinnen- und außenkonturen. Die Hintergrundbeleuchtung erfolgt durch das Transportband. Von IMA-TEC selbst entwickelt, garantiert dieses eine große Transportleistung bei hohen Durchleuchtungswerten.

Anschließend greift ein Roboterarm die Deckel mittels Vakuum und führt sie an einer Zeilenkamera vorbei. Dabei wird das Gummiteil nicht nur einfach kreisrund gedreht. Der Roboterarm fährt für den Prüfvorgang vor der Kamera die komplette Außenkontur ab. Gleichzeitig prüft eine 2D-Matrix-Kamera das Teil von unten. Im letzten Arbeitsgang legt der Roboterarm die Gummiteile im Verpackungsmagazin auf 30 Ebenen ab.
Der Prüfvorgang durch die fünf Kameras dauert je nach Variante gerade einmal 2,5 - 3,8 Sekunden. Je nach Variante kann damit ein Teiledurchsatz von bis zu sieben Millionen pro Jahr realisiert werden.

Wirkungsvolle Werkzeuge

Auf VisionPro®-Basis von Cognex hat IMA-TEC die Windows-Bedienoberfläche individuell an die Kundenanforderungen angepasst. Auf insgesamt 16 Bedienerebenen werden alle Konfigurationen benutzerfreundlich verwaltet. Vom Werker über den Schichtleiter bis hin zum Administrator erhalten einzelne Mitarbeitern genau auf ihre jeweiligen Arbeitsbereich zugeschnittene Eingriffsrechte. VisionPro® spielt dabei ihre weltweit in mehr als 500.000 Anlagen bewährten Kompetenzen wie die umfassende Tool-Bibliothek aus. Seit kurzem in neuer Version auf dem Markt, verfügt das intelligente Vision-System jetzt über weitere wirkungsvolle Werkzeuge, mit denen selbst unkonventionelle Aufnahmesysteme, wie etwa 3D-Profiler, Wärmekameras und Röntgenbildwandler problemlos eingesetzt werden können.

 

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