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Produktion von PKW-Seitenteilen mit 3D Vision-System von Cognex

KWD Automobiltechnik GMBH

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Unterstützt Benutzer bei der schnellen Einrichtung und Installation selbst der anspruchsvollsten 2D- und 3D-Bildverarbeitungsanwendungen.

Extrem schnell und beinahe spielerisch leicht bewegen sich Roboter zwischen Stahlblechteilen. Prüfen, aufnehmen, in der Schweißstation ablegen, wieder aufnehmen, erneut zur Prüfung ablegen. Die Schweißanlage der KWD Automobiltechnik GmbH in Wolfsburg, ein Tochterunternehmen der Schnellecke Group AG & Co. KG, geht neue Wege in der Teilefertigung. Verantwortlich hierfür zeichnet das Zusammenspiel intelligenter 3D-Bildverarbeitung von Cognex, moderner Robotik von Kuka und einem ausgereiften Maschinenbau von W-Plan.  Unter Federführung der KWD wurde das Projekt realisiert und Cognex hat sich als optimaler Partner erwiesen. Der vision-gesteuerte Pick-and-Place-Prozess übernimmt sowohl den Transport als auch die Qualitätsprüfung von Roh- und Fertigteilen. Das 3D Vision-System Vision Pro® 3D von Cognex erkennt dabei Lage und mögliche Verdrehungen der Seitenteile im Zuliefer-Rack und leitet die Daten an die Robotersteuerung weiter. Diese passt die Greiferbewegung an die Ist-Position der Teile in Echtzeit an. Das Resultat sind erhöhte Produktqualität in Relation zur früheren Qualitätskontrolle mittels menschlichem Auge. Die Arbeitskapazitäten des Maschinenführers konzentrieren sich heute auf die reibungslose Anlagensteuerung anstatt auf das  lagerichtige Zuführen und Entnehmen der Teile.

Präzise synchronisiert

Der gesamte Produktions- und QM-Prozess der PKW-Seitenteile erfolgt unter den kritischen Blicken des 3D Vision-Systems. Je nach Anforderung des Arbeitsschritts nehmen Einzel- oder Stereokameras die relevanten Bildsektoren auf. Die Cognex VisionPro 3D-Software liefert 3D-Positionsdaten in Echtzeit. Das intelligente Vision-System bedient sich für den geometrischen Mustervergleich unterschiedlicher 2D-Werkzeugsätze aus der umfassenden VisionPro Tool-Bibliothek, wie beispielsweise PatMax. Präzise Kalibrierwerkzeuge optimieren optische Verzerrungen und synchronisieren die Kameras mit den fließenden Bewegungen der hoch komplexen Robotergreifer.

Im ersten Arbeitsschritt positioniert sich Roboter 1 mit dem Greifer und integriertem Vision-System vor dem Bauteilmagazin, in dem die Kleinteile als Stapel waagrecht angeordnet sind. Er misst die Teileposition und greift die Einzelteile lagerichtig. Das Greifen erfolgt in zwei Schritten. Zunächst werden die Teile mittels Vakuum angesaugt, woraufhin Stifte in Passungen einfahren und die Bleche fixieren. Währenddessen positioniert sich Roboter 2 mit seinem zweiseitigen Greifsystem und ebenfalls integrierter 3D-Vision-Technik vor dem Transportrack, in dem er die Großteile als Stapel senkrecht angeordnet vorfindet. Roboter 2 prüft die Position der Transportverriegelung, misst die Teileposition und nimmt die Komponenten lagerichtig auf. Anschließend fahren beide Roboter zur Einlegestation, einem Drehtisch, und legen die Teile positionsgerecht in logischer Reihenfolge ab.

Lückenlos rückverfolgbar

Nach dem  Ausschweißprozess mittels Punktschweißroboter führen Roboter 1 und 2 eine optische Schweißpunktprüfung durch. Inspiziert werden Anzahl und Lagerichtigkeit der Schweißpunkte. Das 3D Vision-System prüft, ob die Schweißpunkte in den vordefinierten Feldern angebracht wurden. Anhand der Parameter der Schweißsteuerung untersucht die Anlage, ob die Wurzel der Schweißpunkte korrekt sind. Die gewonnenen Daten der Prüfung werden archiviert, Bilder werden den zugehörigen Parametern zugeordnet. Auf diese Weise erreicht KWD Automobiltechnik eine lückenlose Rückverfolgbarkeit und einen dokumentensicheren Qualitätsnachweis.
Im letzten Arbeitsschritt entnimmt Roboter 2 das fertig geschweißte Bauteil und legt es in das Transportgestell für Fertigteile ab. Ist die geforderte Stückzahl der Fertigteile im Transportgestell eingestapelt, erfolgt das Signal an die Transportlogistik, die das volle Transportrack abholt und ein neues leeres Rack anliefert.

Ganzheitlich geprüft

Neben der Produktkontrolle ist eine wichtige Leistung der neuen Anlage mit Cognex VisionPro 3D die Prüfung vordefinierter Anlagensektoren. Das 3D Vision-System inspiziert neben dem Produkt selbst eine Reihe von Initiatoren und Endlagen, wie beispielsweise die Spanner der Schweißstation. Auch die Transportklinken der Behälter werden dahingehend kontrolliert, ob sie offen oder geschlossen sind. Selbst unter Volllast gelingt der Anlage somit eine markante Effizienzsteigerung.

Eine der größten Herausforderung bei der Implementierung des 3D Vision-Systems war die Beleuchtung. Die Einzelkomponenten der Seitenteile verfügen in den Transportracks nicht über eine definierte Position und können sich in einem bestimmten Bereich verdrehen oder verkippen. Daraus resultiert ein ständig wechselndes Reflexionsverhalten des blanken Metalls der PKW-Bleche. Die Lösung besteht in der Konstruktion einer Umhausung mit weißen Innenwänden, über die weißes Licht mit möglichst großen Einstrahlwinkeln homogen auf die Metallteile trifft.

Nach einem rund neunmonatigen Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeitraum läuft die neue Anlage im Drei-Schicht-Betrieb auf Hochtouren. Doch KWD Automobiltechnik denkt bereits einen Schritt weiter. In zukünftigen Anlagen sollen 3D Vision-Systeme dazu beitragen, die Anzahl von Initiatoren deutlich zu senken. Dies bedeutet Kosteneffizienz und minimiert mögliche Fehlerquellen.

Schnellecke ist ein international agierender Logistikdienstleister und Zulieferer für die Automobilindustrie mit weltweit rund 40 Standorten. Unter der Dachmarke KWD Automobiltechnik produziert Schnellecke Karosserieeinzelteile und –baugruppen für verschiedene Automobilhersteller

 

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