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Vision-Sensoren Optimierte Qualitätssicherung über die vollständige Fertigungskette

Autor / Redakteur: Thomas Trittin / Udo Schnell

Die Optimierung der Montage über die komplette Prozesskette liefert Vorteile in Qualität, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. Verzahnte Bildverarbeitungsanwendungen bieten dem Produktionsleiter die Möglichkeit, die Qualität des gesamten Prozesse zu beurteilen. Entscheidend für die Akzeptanz ist die einfache Bedienung und Parametrierung.

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Gleichzeitig vier Vision-Sensoren der Produktfamilie In-Sight 5000 übernehmen am Roboterarm die Kontrolle der Motoren auf korrekte Vollständigkeit.
Gleichzeitig vier Vision-Sensoren der Produktfamilie In-Sight 5000 übernehmen am Roboterarm die Kontrolle der Motoren auf korrekte Vollständigkeit.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die ausgeprägte Leistungsfähigkeit im Engineering aus unterschiedlichen Bereichen der Automation wird bei Thyssen-Krupp Krause konsequent in die gesamte Fertigungslinie verzahnt. Ergebnis ist eine optimierte Qualitätssicherung über die komplette Prozesskette (Integrated Quality Assurance, IQA), bis hin zum gesamten Komplex der fertigungsbezogenen Unternehmenskommunikation, zur durchgängigen Fertigungsdokumentation sowie zum Datenbankmanagement. Mit rund 600 Ingenieuren am Standort Bremen verfügt das Unternehmen über ein sehr breites technisches Know-how und große Erfahrung in der Auslegung, Konstruktion, Entwicklung, sowie Zusammenstellung von komplexen Fertigungslinien der Montagetechnik. Das gilt insbesondere für umfangreiche Automatisierungsprojekte für die Automobilindustrie, aus einer Hand und mit einer Verantwortlichkeit.

Mehrwert durch frühzeitige Unterstützung generieren

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Die Automobilindustrie und deren Zulieferer sind geprägt von harten Anforderungen in der Systemzuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit und Qualität von Fertigungsanlagen. Wenn diese Kunden bei neuen Projekten von Montagelinien schon in der Planungsphase die qualifizierte Unterstützung für weitere sinnvoll einzubindende Prozessschritte erhalten, dann wird dadurch frühzeitig ein deutlicher Mehrwert erzielt. Auf diesen Kundenservice mit effektiven durchgängigen Konzepten legt das Bremer Unternehmen großen Wert und ist damit recht erfolgreich. Das erfordert aber auch von den einzubindenden Systemtechniken wie der Bildverarbeitung höchste Zuverlässigkeit und Qualität. Im Sinne des Sprichwortes „Eine Kette ist so stark wie sein schwächstes Glied“ werden deshalb sehr hohe Anforderungen an die integrierte Qualitätsabsicherung (IQA) gestellt. Die Bildverarbeitung ist dabei sowohl ein zentrales Element der Qualitätssicherung als auch ein sehr wichtiger Bestandteil in der Optimierung vieler Prozessschritte.

Mehr als 320 Sensoren und 24 PC-Systeme integriert

Innerhalb des Zeitraumes von 2001 bis Ende 2006 wurden am Standort Bremen mehr als 320 Vision-Sensoren der Produktfamilie In-Sight und rund 24 PC-basierte Systeme mit Vision-Pro integriert. All diese Systeme in Hard- und Software sind von Cognex. In zwei aktuellen Projekten werden einmal rund 54 und im anderen 30 weitere Vision-Sensoren der Produktfamilie In-Sight in den Montagelinien integriert. In weiteren Projekten wird man am Standort Bremen bis Ende des Jahres 2007 insgesamt etwa 120 In-Sight installieren.

Vor sieben Jahren stand an Hand eines Pflichtenheftes die Entscheidung an, sich für einen Lieferanten von Systemen der Bildverarbeitung (BV) festzulegen.

Kern der Anforderungen war:

  • Die Bildverarbeitungs-Tools und -Algorithmen mussten höchste Zuverlässigkeit bieten.
  • Die Bedienung und Installation sollte denkbar einfach sein.
  • Die System-Verfügbarkeit und schneller Support war weltweit auf höchstem Niveau zu gewährleisten.

Mit Cognex fand man einen global aufgestellten Partner, der all diesen Anforderungen mit Abstand am Besten gerecht wurde.

Entwicklungsumgebung für komplexe Prozesse

Bei den Kunden kommt ein Großteil des Inbetriebnahme- /Wartungspersonals aus der so genannten SPS-Welt. Sie sind in der Regel weder Bildverarbeiter noch Hochsprachen-Programmierer. Deshalb ist die einfache Bedienung der Vision-Systeme ein sehr wichtiger Faktor der Akzeptanz und für den problemfrei laufenden Betrieb.

Das Anpassen der Anwendung durch einfaches Programmieren mittels Parametrieren, das komfortable Verzahnen von Vision-Tools mit den Prozesssteuerungen und die intuitive Entwicklungsumgebung ist von großer Bedeutung für die effektive Prozessgestaltung. Die komfortable Entwicklungsumgebung In-Sight-Explorer hat sich für das Programmieren ganzer Netze von Vision-Sensoren und insbesondere deren Einbindung in den Automatisierungsprozess und die Unternehmenskommunikation bewährt. Das gilt auch für anspruchsvolle Visionanwendungen PC-basierter Systeme und deren Entwicklungsumgebung Vision-Pro.

Hinsichtlich des „easy to use“, als sehr gewichtiger Anwendungsaspekt in der Bildverarbeitung, hat sich die in den Vision-Sensoren In-Sight integrierte Ethernet-Schnittstelle bewährt. Im ganzen Umfeld der industriellen Automation spielt diese Schnittstelle eine immer wichtigere Rolle, weil sie in der Unternehmenskommunikation weit verbreitet ist und ein vertrautes Feld darstellt. Die Vision-Sensoren können über das Ethernet auch unterschiedliche Automatisierungssysteme wie Roboter direkt ansteuern (Bild 1). Das vereinfacht viele Steuerungskonzepte.

Vertraute Basis erleichtert Akzeptanz beim Anwender

Die Auftragskunden von Thyssen-Krupp Krause sind weltweit verteilt und man verfügt teilweise über eigene Tochterunternehmen in diesen Ländern. Im eigenen Interesse und ganz im Sinne der Kunden kann es aber von großem Vorteil sein, dass man einen Systemintegrator vor Ort in ein Projekt exklusiv mit einbindet. Deshalb ist die weltweite Verfügbarkeit und Akzeptanz des BV-Systems von zentraler Bedeutung.

Cognex verfügt über ein global breit gefächertes Netz von Systemintegratoren. Das erwies sich als ein wichtiger Aspekt in der System-Verfügbarkeit und letztendlich auch in der Investitionssicherheit. Überall wird die gleiche standardisierte und vertraute Basis in Hard- und Software der Bildverarbeitung eingesetzt. Die jederzeitige Austauschbarkeit und Vernetzbarkeit der BV-Komponenten leistet einen entscheidenden Beitrag dazu, das gesamte Engineering flexibler und kostengünstiger zu gestalten.

Im Hinblick auf die hohe Typenvielfalt im Fertigungsprozess der Kunden muss Thyssen-Krupp Krause flexibel reagieren und dementsprechend die gesamte Bandbreite der Bildverarbeitung anpassungsfähig gestalten. Deshalb verfügt man auch hausintern über ein gut ausgestattetes Bildverarbeitungslabor. Dabei erfolgen sowohl Machbarkeitsstudien als auch Lösungen von schwierigen kundenspezifischen Aufgaben, die nur durch spezielle Entwicklungen der Bildverarbeitung zu realisieren sind. In diesem Zusammenhang hat sich die Partnerschaft mit Cognex bewährt. Die Zusammenarbeit und Unterstützung mit dessen äußerst kompetenter Entwicklungsabteilung erwies sich als Vorteil und wurde in jüngster Zeit intensiv erweitert.

In konsequenter Wettbewerbsstrategie muss aber das hausinterne Angebot der BV-Abteilung mit externen Mitbewerbern von Systemintegratoren konkurrieren. Letztendlich ist das optimale Angebot sowohl von intern als auch extern entscheidend. Aufgrund spezieller Kundenwünsche gibt es auch einige externe Systemintegratoren, mit denen man projektbezogen zusammenarbeitet.

Prozessinformationen gewährleisten Qualität

Entlang der vollständigen Prozesskette werden alle einzelnen BV-Anwendungen im Sinne einer integrierten Qualitätssicherung miteinander verzahnt, bis hin zu den Anforderungen einer vollständigen Rückverfolgbarkeit (Traceability). Dabei sieht man aber die Produkt-Traceability nur als kleinen Teil innerhalb des Spektrums eines durchgängigen Qualitätsmanagements. So verwendet man beispielsweise einerseits 2D-Codeleser (Bild 2), um nachzuvollziehen, welches Teil eingebaut wurde, und andererseits Codeleser, um das richtige Teil für die Montage zu bestimmen; zum Beispiel Einspritzpumpen einer bestimmten Klasse, spezifisch abgestimmt auf das Steuermodul der Einspritzdüse. Dadurch können Produktionsfehler für nachfolgende Fertigungsschritte verhindert werden. Die Auswertungen der vielfältigen Prozessinformationen bieten dem Produktionsleiter die Möglichkeit, die Qualität des gesamten Prozesses zu beurteilen.

Dr.-Ing. Thomas Trittin ist Projektleiter bei der Thyssen-Krupp Krause GmbH in 28777 Bremen

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