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Anwenderberichte

Zarte Haut auf scharfen Schneiden

Feintechnik GMBH Eisfeld factory using insight inspection

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Optische Prüfung von Rasierklingen mit In-Sight von Cognex

Ob Bart oder Bein, was glatt ist, ist attraktiv. Auch wenn das Ergebnis unter die Haut gehen soll, so darf dies der Prozess, der die Haut streichelzart macht, keinesfalls. Für eine genauso sanfte wie gründliche Rasur sorgen Qualitätsschneiden der Feintechnik GmbH Eisfeld. Zusammen mit der SmartVision GmbH hat man eine neue Produktionsanlage für Dreiklingen-Rasierköpfe mit 10 In-Sight Kameras ausgestattet, die mögliche Fehler lückenlos erkennen. Keine Selbstverständlichkeit bei täglich 1,3 bis 1,5 Millionen Einzelteilen.

Unter den prüfenden Blicken der In-Sight Kameras finden bei der Feintechnik GmbH Eisfeld 13 Einzelteile zu einer Schneideinheit zusammen. Jeweils zwei Gehäusehälften aus Kunststoff umschließen drei Klingen, zwischen denen insgesamt acht so genannte Spacer für Abstand und Stabilität sorgen. Die richtige Distanz der Klingen sorgt für maximale Durchspülung der Schneideinheit und gewährleistet damit saubere und gründliche Rasuren.

Doch wie in den meisten mechanischen Produktionsanlagen, so können auch in der Rasierklingenfertigung Fehler bei den zu verarbeitenden Einzelteilen auftreten. In Schneid- und Stanzprozessen unterliegen die Werkzeuge Abnutzungen, Kunststoffteile können sich in Ausnahmefällen beim Kaltnieten auf unerwünschte Weise verformen und die schwankenden Umgebungstemperaturen bringen im Extremfall Produktionsanlagen an ihre Toleranzgrenzen. Umso wichtiger war es für die Feintechnik GmbH Eisfeld, mögliche fehlerhafte Produktteile schon während des Fertigungsprozesses zu identifizieren. Denn gerade im Private-Label-Geschäft steht das Unternehmen in der doppelten Kundenverpflichtung und ist verantwortlich für die Zufriedenheit seiner Kunden und deren Kunden.

Mit Abstand am besten

An drei Stationen mit jeweils zwei und einer Station mit vier In-Sight Kameras müssen die Einzelteile zeigen, ob sie den Prüfkriterien genügen. Verantwortlich für die Bildverarbeitung zeichnet die SmartVision GmbH, Amberg, Spezialist für schlüsselfertige Vision-Systeme in der Elektronikfertigung, Automobil- und Kunststoffindustrie. Zum Einsatz kamen dabei die autark arbeitenden intelligenten In-Sight Kameras von Cognex, die für ihre Robustheit und Zuverlässigkeit bekannt sind.

Die Produktion der Schneideinheiten erfolgt auf einem Werkstückträger, der paarweise vier davon transportiert. Die Schneideinheit wird in umgekehrter Reihenfolge von oben nach unten gefertigt. Die Produktion beginnt mit dem so genannten Topcap, der oberen Kunststoffabdeckung, die auf dem Kopf liegend in den Produktionsprozess eingeführt wird. Das Topcap ist so konzipiert, dass alle Folgebauteile in vier Kunststoffnietbolzen plus zusätzlichen Passvorrichtungen verankert werden.

In das Topcap legt eine Pick-and-Place-Lösung im ersten Arbeitsschritt die 0,1 mm dünne Oberklinge ein. Vier aus einem Coil ausgestanzte Spacer werden dann auf diese aufgelegt. Je eine In-Sight-Kamera prüft nach Abschluss des ersten Produktionsschritts, ob die Spacer vollzählig aufgebracht wurden und ob deren Position korrekt ist.

Eine besondere Herausforderung für die Vision-Spezialisten der SmartVision GmbH waren die Oberflächenreflexionen und geringen Kontraste der silberfarbenen Schneiden sowie der Spacer. Gute Kontraste gewährleistet eine rote LED-Beleuchtung. Das Aluminium der Spacer erscheint dadurch deutlich heller als der Stahl der Schneide. Für eindeutige Prüfresultate und hohe Qualität trotz möglicher Reflexionen sorgen die In-Sight Kameras von Cognex mit ihrer intelligenten und flexiblen Vision-Technologie, die sich perfekt auch auf die Anforderungen anspruchsvoller Prüfobjekte anpassen lässt. Weitere Gründe für den Einsatz der In-Sight Kameras waren das in einer Tabellenkalkulation hinterlegte Prüfprogramm, welches einfach zu erstellen und leicht an geänderte Produktionsbedingungen anpassbar ist sowie die PatMax-Technologie von Cognex. PatMax erlaubt die Wiedererkennung von Mustern unter sich änderndem Reflexionsverhalten der Prüflinge.

An der zweiten Produktionsstation legt die nächste Pick-and-Place-Lösung die Mittelklinge auf die erste Spacer-Linie auf. Hierauf kommen vier weitere, längere Spacer. Wie in der ersten Prüfstation checken zwei In-Sight-Kameras das Vorhandensein und die Lage der Bauteile.

Im letzten und abschließenden Produktionsschritt wird die Unterklinge aufgelegt und mit dem so genannten Guardbar, der unteren Kunststoffabdeckung, abgeschlossen. Die Verbindung erfolgt mittels Kaltvernietung. Damit ist die Fertigung der Schneideinheit abgeschlossen. Doch warten an zwei weiteren Prüfstationen noch sechs In-Sight Kameras darauf, mögliche Fehler zu identifizieren. Zwei Kameras kontrollieren zunächst die Kaltvernietung. Hier kann es in Ausnahmefällen zu unkontrollierter Rissbildung kommen. Prüfkriterien sind die Form und Rundheit der Niete. Denn die Qualität der Vernietung garantiert die Stabilität der gesamten Schneideeinheit. Für eine gute Kontrastierung setzt man hier Standard-LED-Ringleuchten mit weißem Licht.

Gotische Bögen exakt gespiegelt

An der vierten Prüfstation kümmern sich vier In-Sight Kameras um die abschließende Qualitätsprüfung. Die Kameras erkennen die drei Schneiden als helle Linien und können Schäden als dunkle Unterbrechungen identifizieren. Die Schneide selbst ist nur 0,3 mm breit und für optimale Schneidergebnisse im so genannten Gotischen Bogen geschliffen. Dies bedeutet, dass das auftreffende Licht nur in einem sehr kleinen Winkel abstrahlt. Eine Verschiebung der Kamera schon um wenige Zentimeter genügt und die Schneide ist auch für jedes noch so empfindliche Vision-System unsichtbar. Daher prüft hier jeweils eine Kamera eine Schneideinheit. Die vier Kameras sind so ausgerichtet, dass die Schneiden der Klingen hell reflektieren. Dabei ist weniger die Beleuchtung als die Winkellage der Kamera zur Schneideinheit entscheidend. Zusätzlich werden die fertigen Schneideinheiten auf das Vorhandensein und die Vollständigkeit der Schaumkante sowie des Gleitstreifens untersucht.

Um vor unerwünschten Reflexionen sicher zu sein und optimale Kontraste zu erreichen, haben die Experten der SmartVision GmbH besonders hochwertige Beleuchtungen mit halb durchlässigen Spiegeln eingesetzt: Dabei fällt aus einer homogenen Lichtquelle, die hinter einer milchfarbenen Kunststoffscheibe liegt, weißes Licht auf einen im 45°-Winkel angebrachten halbdurchlässigen Spiegel. Dieser reflektiert das Licht auf die Unterseite der Schneideinheit, welches über den halbdurchlässigen Spiegel zurück auf die jeweilige In-Sight Kamera gelenkt wird. Nach der Spiegelanordnung trifft dann zwar nur noch ein Viertel der Ausgangslichtmenge auf die Kamera. Dies genügt jedoch für die hoch empfindliche Sensorik der In-Sight.

Der für die Anlage zuständige Werker kann, jederzeit an einem Flachbildschirm auf die Kamerabilder der Prüfteile zugreifen. Fehlerbilder werden gespeichert und können für die Auswertung des laufenden Fertigungsprozesses herangezogen werden.
Erst jetzt, wenn alle Teile der Schneideinheit vollständig geprüft und für gut befunden sind, werden die Teile für die Weiterverarbeitung frei gegeben. Fehlerhafte Produkte scheidet die Anlage aus. Denn für sanfte Rasuren mit scharfen Klingen, kommt Sicherheit an erster Stelle.

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