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Hausinterne Bildverarbeitungs-Systemlösungen steigern die Flexibilität

Man, Enghelhard factory computer with cognex identification screen

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Wer in hohen Stückzahlen für die Automobilindustrie produziert, der muss seine Fertigungsprozesse besonders reibungslos und sicher gestalten. Beim weltweit bedeutenden Herstellers von Russpartikelfiltern für die Automobilindustrie sorgen inzwischen die Vision System In-Sight für mehr Effizienz in den Prozesslinien.

Mit der Entscheidung - im Werk Nienburg der Engelhard Technologie GmbH - die Handlingsprozesse durch Roboter zu rationalisieren, entstand der Wunsch dies durch Bildverarbeitung exakt und sicher zu steuern. Vom Roboterlieferanten Stäubli kam die Empfehlung für den weltweit führenden Spezialisten der Bildverarbeitung, die Firma Cognex. Bereits die erste Online-Machbarkeitsstudie im November bei Cognex lieferte sehr gute umfangreiche Aspekte für die komplette Realisierung. Die weiteren Schritte der Bildverarbeitung konnten durch die Abteilung Betriebstechnik im Werk Nienburg selbständig gelöst werden. Schon im Dezember erfolgte die Inbetriebnahme der mit Bildverarbeitung gesteuerten kompletten Anlage durch den Roboter-Systemintegrator. Dank der effizienten Zusammenarbeit und der komfortablen Entwicklungsumgebung In-Sight® Explorer konnte die Anlage des ‚Pick and Place’ in weniger als vier Wochen in Betrieb gehen.

Sicherheit durch Präzision

Bei dieser Handlingsaufgabe mussten auch schwierige Fakten zuverlässig gewährleistet werden. Direkt nach dem Brennofen werden die Keramikfilter automatisch auf das Transportband gestellt und der Roboterzelle zugeführt. Der Roboter muss erkennen, dass er beispielsweise das Teil Typ 3 exakt greift und auf der weiterführenden Linie 2 abzulegen hat. Die Produktvarianten der Russfilter weisen mitunter nur kleine Unterschiede auf, die dennoch durch die Bildverarbeitung absolut sicher bewältigt werden müssen.

Der in der Roboterzelle eingesetzte Vision System In-Sight® hat unter den etwa 25 verschiedenen Filter-Varianten absolut sicher die jeweilige Form zu erkennen und deren äußerst präzise Position zu liefern. Damit der Roboter genau greifen kann, muss die Messgenauigkeit ± 1mm betragen. Da es auch Filter-Varianten gleicher Formgebung aber nur geringfügig verschiedener Länge gibt, muss die Bildverarbeitung auch diese Teile mit ihrer unterschiedlichen Höhe auf dem Band sicher erkennen. Nur dann weis der Roboter welches Teil er zu greifen hat. Auch die Verdrehwinkel der überwiegend asymmetrisch geformten Teile sind dem Roboter mit hoher Präzision zu liefern. Das hat exakt zu erfolgen, da das anschließende Lesen der 2D Codes aus Gründen der Prozesssicherheit immer an der gleichen Stelle erfolgen mu

Von großem Vorteil in der Realisierung dieser anspruchsvollen Aufgabe erwiesen sich die außerordentlich zuverlässig arbeitenden Visiontools und Algorithmen die im In-Sight als Bibliothek integriert sind. Sie sind Bestandteile der mächtigen Vision-Software PatMax® von Cognex. Im Gegensatz  zur Kantenerkennung durch Grauwertkorrelation arbeiten diese Tools mit einer geometrieorientierten Objekterkennung. Diese Arbeitsweise erschließt eine außerordentliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit in der Erkennung der Teile und erwies sich als großer Nutzen. Das zeigte sich auch als wichtiger Aspekt in der Zuverlässigkeit des BV-Systems. Bezüglich der  Bildverarbeitungs-Systemverfügbarkeit wurde eine Zielvorgabe von 99,9 % angesetzt. Das ist unabdingbar im Hinblick auf einen besonders wirtschaftlichen automatisierten dreischichtigen Betrieb.

Die ausgewählten Keramikfilter werden anschließend vom Roboter auf das zur Verpackung führende Förderband abgesetzt. Die vom Vision System In-Sight gelieferten exakten Positionsdaten steuern den Roboter direkt an.

Schnelle komfortable Konfigurierung

Kann man hausintern die Bildverarbeitung programmieren, konfigurieren und die Installation organisieren, dann ergibt dies kurze Kommunikationswege. Als Ergebnis kann dann eine Beschleunigung in der Projektrealisierung, eine höhere Flexibilität in der Projektarbeit, und nicht zuletzt auch die wesentlich schnellere Reaktionsfähigkeit in der laufenden Anpassung des Prozesses erzielt werden.

Dazu bemerkt Thomas Wente von Engelhard Technologie GmbH, verantwortlich in der Projektdurchführung: „Für uns war es sehr wichtig, dass wir einerseits die Projekte schnell und sicher durchführen konnten, und wir andererseits in die Lage versetzt wurden notwendige Prozessänderungen sofort selbst vorzunehmen.“

Ganz in diesem Sinne konnte auch die weitere Aufgabe der Kontrolle in der Verpackung der Russpartikelfilter bewältigt werden. Mit einem Color Vision System In-Sight wird verifiziert ob das grüne Qualitätsetikett auf jedem Filter vorhanden ist und ob der Karton die vorgeschriebene Teilezahl enthält. Durch die fortlaufende Kontrolle der verpackten Teilezahl und dem Vergleich der produzierten Anzahl wird der Ausschuss/Schwund erfasst. Durch die Unterstützung eines Mitarbeiters von Cognex direkt vor Ort in der Fertiguingslinie wurde diese Kontrollaufgabe innerhalb von nur zwei Tagen komplett gelöst. Auch hier zeigte sich erneut der Vorteil einer sehr einfachen Bildverarbeitungs-Programmierung des Vision Systems mittels Spreadsheet-Bedieneroberfläche. 

Von Anfang an war ein weiterer Ausbau der Bildverarbeitung in den Fertigungslinien eingeplant. Deshalb arbeitete man gleich mit der Entwicklungsumgebung In-Sight Explorer. Diese erwies sich als Vorteil in der Minimierung von Zeit und Kosten des Aufbaus sowie Programmierung der vernetzten Vision-Systeme. Durch die äußerst benutzerfreundliche grafisch unterstützte Arbeitsplattform auf vertrauter Windows-Umgebung erzielte man eine zeitsparende und anwendungsspezifisch effektive Lösung der kompletten Vision-Aufgaben. Gewährleistet werden alle Aspekte der Implementierung einschließlich der durchgängigen Verwaltung und Kommunikation des Vision-System-Netzwerkes mit dem Fertigungsnetzwerk. 

Da die Mitarbeiter sich sehr schnell mit In-Sight Explorer einarbeiteten, führte das zu einer erheblichen Verkürzung der Vision-Entwicklung und liefert eine günstige Basis für die Funktionssicherheit, die Systemflexibilität und Einbindung in das Fertigungsnetzwerk des Unternehmens. Dies erwies sich auch als wichtiger Aspekt in der folgenden Projektausweitung. Ein weiterer In-Sight wurde in der bestehenden Roboterzelle integriert und zwei weitere Vision Systeme steuern die inzwischen installierte zweite Roboterzelle.  

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