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Qualitätskontrolle mit Bildverarbeitung Hochleistungs-Vision-System in der Großserienfertigung

| Autor / Redakteur: Kamillo Weiß / Ines Stotz

Die Kontrolle von Rissbildungen bei Keramikteilen ist sehr komplex und doch müssen sich heute solche Fehler sicher erkennen lassen. Ein Hochleistungs-Bildverarbeitungs-System sorgt mit hundertprozentiger Qualitätskontrolle beim Keramik-Hersteller Inter Control für höchste Produktqualität.

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Nur noch hundertprozentig kontrollierte Ware verlässt in kommissionierten Paletten die vollautomatische Fertigungslinie bei Inter Control.
Nur noch hundertprozentig kontrollierte Ware verlässt in kommissionierten Paletten die vollautomatische Fertigungslinie bei Inter Control.
( Archiv: Vogel Business Media )

Um dem zunehmenden Wettbewerbsdruck zu begegnen, unterzieht Inter Control am Nürnberger Produktionsstandort seit Ende letzten Jahres die elektromechanischen Bauteile der Temperaturregler für die Hausgeräteindustrie und den Bereich Heizung-Lüftung-Klima sowie für Automatisierungssysteme einer hundertprozentigen Qualitätskontrolle und zwar per Bildverarbeitung. Dabei müssen sich in der vollautomatischen Temperaturregler-Herstellung bestehend aus Keramiksockel mit Bimetall-Mechanismus und verschiedenen Anschluss- und Befestigungsmöglichkeiten definierte Fehler absolut sicher erkennen lassen.

Ausgangspunkt war die garantierte Vermeidung von Bauteilen mit Ausbrüchen am Keramiksockel. Keine leichte Aufgabe nach bereits gemachten Erfahrungen anderer Keramik-Lieferanten. „Einer sprach von 17 präsentierten Lösungen, die aber letztendlich in der Serienproduktion nicht bestehen konnten“, sagt Peter Wild, Betriebsleiter bei Inter Control. Bei einer Verarbeitung von etwa 50 Mio. Keramikkörpern pro Jahr sei aber nur ein absolut sicher arbeitendes System zulässig. Hinzu kommt, dass die verschiedenen Keramiksockel mit den zu bestückenden Bauteilen insgesamt etwa 150 unterschiedliche Varianten ergeben wobei jeweils eine ganze Reihe von Prüfmerkmalen zu bewältigen sind.

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Schließlich entschied man sich für eine effektive und preisgünstige Bildverarbeitungslösung des Fürther Systemhauses 3D motion. Das Hochleistungs-Vision-System inklusive einem Software- und Programmverwaltungs-Baukasten überwacht heute mit einer Taktrate von 80 Teilen pro Minute sicher die zwei- bis dreischichtige vollautomatische Fertigung.

Vision-System löst komplexe Anforderung

Dabei können die gleichen Grundplatten im Fertigungsautomat mit verschiedenen Keramiksockeln bestückt werden, um diese wiederum mit unterschiedlichen Kontakten zu montieren. Diese Typenvielfalt in der Programmierung gilt es effizient zu verwalten. Konventionell müsste bei 10 verschiedenen Varianten jeweils für jeden Typ ein Prüfprogramm erstellt werden. Doch mittels objektorientiertem Ansatzes wird nur die Grundplatte abgetastet und darauf alle Prüfprogramme angepasst. Das vereinfacht die Verwaltung der Prüfprogramme, spart Kosten und macht die Arbeitsweise transparent, sicherer sowie flexibler.

Sämtliche Prüfprogramme für alle Varianten werden im kompakten Vision-System In-Sight 5400 von Cognex hinterlegt eine autarke Bildverarbeitungs-Einheit ohne PC in Schutzklasse IP67 mit integriertem Ethernet-Anschluss. Die robusten und präzise arbeitenden Bildverarbeitungs-Algorithmen sorgen für die hohe Systemzuverlässigkeit. Zudem kann das Maschinenpersonal, auch ohne Bildverarbeitungs-Kenntnisse, mit einfach zu handhabender Bedienoberfläche neue Varianten programmieren und einlernen.

Alle Objektmerkmale in 0,3 s prüfen

Zu den geprüften Objektmerkmalen gehören etwa die Kontrolle bestimmter Zonen in den Wangen, Geometrie der Anschlüsse, Winkelstellung der Kontakte, die Grundplatte mit den Bohrungsdurchmessern, die Art des Flansches und die am Keramikteil angebrachten Farbmarkierungen alles innerhalb einer Zykluszeit von 0,3 s.

Weil die Kontrolle von Rissbildungen, z.B. durch Verschmutzungen, sehr komplex ist, hat Inter Control selbst weitere Vision-Systemfähigkeiten durch Mehrseitenbetrachtung der Bauteile erschlossen. „Wir bauen diese Anwendungen weiter aus und es ist vorgesehen, dass die hier installierten Lösungen und Erfahrungen in unser Schwesterunternehmen und deren Sondermaschinen in Bad Kissingen einfließen“, berichtet Peter Wild.

Schritt für Schritt alle Fehler erkennen

Durch das schrittweise Herantasten an komplizierte Fehlerproblematiken erfolgte eine immer feinere Annäherung an die schmale Bandbreite der zulässigen Fehlergröße. In der Vergangenheit waren bei einer Lieferung immer wieder ein oder zwei Falschteile dabei, verursacht durch den Wechsel der Losgrößen. Jetzt lässt sich die Geometrie dieser Teile sofort erkennen und als Fehler aussortieren. Aber auch Probleme wie Verschmutzungen durch Öl wurden bewältigt. Denn treten durch Öltropfen dunkle Verfärbungen auf, dürfen keine Pseudofehler produziert werden. So erwies es sich von Vorteil, dass In-Sight 5400 über erhebliche Reserven in der Fehlerdetektion verfügt.

Durch die in die Maschine integrierte Bildverarbeitung wird das Bedienpersonal nun von den ehemals notwendigen Sichtkontrollen entlastet. Sobald drei fehlerhafte Teile hintereinander die Prüfanlage durchlaufen, stoppt die Maschine automatisch. Fehlerquellen lassen sich statistisch erfassen und analysieren, daraufhin können Gegenmaßnahmen getroffen werden, was schließlich den gesamten Fertigungsprozess flüssiger gestaltet.

War die Fehlerquote des Nürnberger Herstellers bereits in der Vergangenheit minimal, so konnte sie durch die präzise Qualitätskontrolle mittels Bildverarbeitung auf 25 bis 50 ppm (parts per million) gesenkt werden. Reklamationen oder Rückläufe lassen sich damit nahezu ausschließen. Ein wichtiger Vorteil für den weltweiten Zulieferer von Bauteilen für die Haushaltsgeräte-Industrie. Denn hier ist der globale Wettbewerb ausgesprochen hart und auch die Qualität spielt neben dem Preis eine immer wichtigere Rolle. Reklamationen verursachen eben, neben den Kosten einer Rücksendung und dem erheblichen Schaden im Unternehmensimage, einen erhöhten Verwaltungs- und Verhandlungsaufwand. Entfallen diese Probleme, vereinfacht sich die gesamte Kommunikation mit dem Kunden. Zudem ist Deutschland ein relativ teurer Produktionsstandort und deshalb stellt die Qualität bei hoher Automatisierung mit großen Stückzahlen einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor dar. So liefert Inter Control seine Produkte sogar an chinesische Hersteller, weil sich auch dort letztlich die Qualität wirtschaftlich auszahlt.

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