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Ceric_Automation_France

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Gut ist nicht Gut genug in der Fliesenproduktion, denn die Kunden erwarten ein einwandfreies Produkt. Qualität bezieht sich nicht nur auf Funktion und Maßhaltigkeit sonder auch auf ein perfektes Erscheinungsbild in Design und Ausführung. Der Vision-Sensor In-Sight erfüllt die Qualitätskontrolle und das sichere Handling unterschiedlichster Fliesenvarianten.  

 

Fliesen sind heute in zunehmendem Maße wichtige Dekorartikel und die Hersteller müssen den Schönheitssinn der Kunden treffen und zufrieden stellen. Fliesen sind heute in allen möglichen Formen, Größen und Texturen in unendlich vielen Farben erhältlich. Ein Fliesenhersteller kann problemlos 100 verschiedene Fliesen unterschiedlicher Farben und Charakteristiken im Angebot haben. Die Qualitätskontrolle im laufenden Fertigungsprozess ist deshalb von großer Bedeutung.

 

Die CERIC-Gruppe ist ein internationaler Verbund von Unternehmen mit dem  Schwerpunkt im Bereich von Maschinen- und Anlagenbau für die Baustoffindustrie. Dazu zählen die Grobkeramik ebenso wie die Feinkeramik und die technische Keramik, die Betonindustrie und der gesamte Bereich der Rohstoffaufbereitung. Auch deutsche Unternehmen wie die Keller HCW, Novoceric Transportanlagen GmbH und die Rieter Werke GmbH gehören zu dieser Gruppe. Die französische Niederlassung Ceric Automation ist für die Konzeptionierung und Umsetzung von Automatisierungs- und Roboteranlagen für die Fabriken des Konzerns zuständig, dabei hauptsächlich für die Schaffung von Material-Handlingsystemen für die verschiedenen Schritte im Produktionsprozess.

 

Ein großer Fliesenhersteller wandte an die Ceric Automation Frankreich mit der Aufgabe ein Material-Handlingssystem zu erstellen, das eine ganze Reihe komplexer Anforderungen erfüllen musste. Die Fliesen sehen vor und nach dem Brennvorgang ganz unterschiedlich aus. Nur eine objektive Teilekontrolle konnte die weiteren Arbeitsschritte im Fertigungsprozess gewährleisten. Eine in den Prozess integrierte vollautomatisch arbeitende maschinelle Bildverarbeitung zeichnete sich als einzig mögliche Lösung ab. Dazu wurden von verschiedenen Anbietern der Bildverarbeitung Machbarkeitsstudien eingeholt, die einerseits unter den industriellen Umweltbedingungen ein hohes Maß an Prozessflexibilität bieten und auch die sichere Auswertung in Echtzeit bewerkstelligen. Den  einzigen überzeugenden Lösungsansatz bot die Firma Cognex, international bekannter Hersteller von Bildverarbeitungs-Komponenten in Hard- und Software. 

 

Funktionsflexibilität

Zu berücksichtigen waren technische Einschränkungen wie eine staubige und schlecht beleuchtete Umgebung, die Notwendigkeit einer sehr geringen Rate an fälschlich aussortierten Produkten, sowie viele weitere Aspekte im Zusammenhang mit der Beschaffenheit der einzelnen Fliesenvarianten. Nach der Formung und dem Trocknungsvorgang müssen die Fliesen gebrannt werden. Sie kommen in zufälliger unausgerichteter Anordnung auf einem Förderband an und müssen von Robotern ganz präzise auf Einzelträgern auf einem anderen Band positioniert werden, das zum Ofen führt. Die Roboter müssen die Fliesen handhaben, ohne sie zu beschädigen oder fälschlicherweise auszusortieren. Auch wenn die Fliesen ähnliche Form haben, weisen sie doch unterschiedliche Farben, Texturen und häufig auch bestimmte Anomalien auf, die nicht unbedingt einen Grund zum Aussortieren darstellen. Cognex bot eine umweltrobuste Lösung mit dem einfach zu installierenden Vision-Sensor in Schutzklasse IP67 an. Die Position der Fliesen wird exakt erfasst und auch bezüglich ihrer farbigen Oberfläche in Kontur und Struktur kontrolliert. Nachdem Ceric Automation den Prototyp getestet hatte, entschloss man sich für diese überzeugende Lösung. Mittlerweile arbeitet dieses aus zwei Fanuc-Robortern und einem Visions-Sensor bestehende  Kontroll- und Material-Handlingsystem zuverlässig seit rund einem Jahr.

 

Extrem sichere Kontrollfunktionen

Die äußerst präzise und zuverlässig arbeitenden Algorithmen der Bildverarbeitung gewährleisten das sichere Erkennen einwandfreier Fliesen und deren Art sowie seine Position innerhalb der Taktzeit von zwei Sekunden mit anschließendem Roboterhandling. Die Positionsdaten werden von In-Sight®  über die integrierte Ethernetschnittstelle direkt an die Robotersteuerung geliefert. Im Vision-Sensor  installiert ist die komplette Bibliothek der äußerst leistungsfähigen Visiontools von PatMax®. Ein mächtiges vormals PC-basiertes Bildverarbeitungs-Softwarepaket das inzwischen auch in den neuen In-Sight Vision-Senoren zur Verfügung steht. Weiterer wichtiger Vorteil dieser Vision-Software ist die sehr einfache Programmierung der Prüfteile und die schnelle Variantenanpassung durch anspruchslose Parametrierung. Rund 80 verschiedene Fliesentypen können im In-Sight als Prüfmuster hinterlegt werden, das eine unterbrechungsfreie umfangreiche Produktionsvielfalt ermöglicht.

 

Bei dem noch allgemein weitverbreiteten Bild-Analyseverfahren der Grauwert-Korrelation werden die Graustufen der Bildpixel mit dem Reverenzobjekt verglichen und daraus die Position berechnet. Dieses Verfahren stößt aber sehr schnell an die Grenzen seiner Möglichkeiten wenn höchste Präzision gefragt ist und Einflüsse wie zum Beispiel Rotation, Skalierung oder schwankende Beleuchtungs- und Kontrastverhältnisse zu bewältigen sind.

Im Gegensatz dazu verwendet das patentierte Verfahren der Vision-Software PatMax® von Cognex die geometrischen Grundstrukturen von Objekten in einem dreistufigen Verfahren. Zuerst werden die wichtigsten Einzelmerkmale eines Objektes wie Kanten, Abmessungen, Formen, Winkel, Bögen und Schattierungen isoliert identifiziert. Die räumlichen Verhältnisse zwischen diesen zentralen Merkmalen des eintrainierten Bildes werden mit dem Echtzeit-Bild verglichen. Aus der Analyse der geometrischen Informationen sowohl der Merkmale als auch deren räumliche Relation wird dann die Position des Objektes eindeutig und mit höchster Genauigkeit bestimmt. Merkmale wie z.B. Konturen mit geringem Kontrast können dadurch wesentlich zuverlässiger, genauer und schneller erkannt werden.

So erkennt PatMax zum Beispiel an Hand einer Teilkontur sofort, wo es weitere Merkmale trotz Verdrehung, Verschiebung oder Abdeckung finden muss. Nicht mehr das gesamte Aufnahmebild muss erst linear analysiert werden. Das vereinfacht die Merkmalsfindung und macht das Vision-System sehr schnell, flexibel und extrem sicher. PatMax erschließt sehr hohe Auflösungen bis in den Subpixelbereich und sichere Winkelbestimmungen von Objekten bis 0,02 Grad. Das Visiontool ist invariant gegenüber Lage, Orientierung und Maßstabsveränderung des Objektes. Durch gleichzeitige Untersuchung von Kontur und Struktur des Objektbildes werden wechselnde Beleuchtungs- und Kontrastverhältnisse eliminiert.

 

In der industriellen Bildverarbeitung ist es nach wie vor ein schwieriges Problemfeld, viele verschiedene Farb- und Texturvarianten sicher und exakt zu kontrollieren, wie es bei diesen Fliesen der Fall ist. Die Stärke dieser Lösung liegt in der Leistungsfähigkeit der Erkennungsalgorithmen, Robustheit, Flexibilität und der Benutzerfreundlichkeit der Vision-Sensoren In-Sight begründet. Mit den Erfahrungen dieser Anwendung kann Ceric Automation seinen Kunden eine bewährte Automatisierungslösung nicht nur in Frankreich sondern international anbieten. Dabei ist auch die internationale Präsenz von Cognex und sein Image als Weltmarktführer in Machine Vision von Vorteil.

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