Automationanwenderreportage
Sicher geprüfte Verbindungselemente
Bis zu 600 Bauteile aus Metall oder Spritzguss wie Schrauben, Scheiben oder sonstige Massenware aus der Verbindungstechnologie, die vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie zum Einsatz kommen, inspiziert und sortiert eine Prüfanlage von GEFRA. Bildverarbeitung von STEMMER IMAGING spielt dabei eine wesentliche Rolle.
Fehler wie hier am Gewinde einer Schraube können in Falschfarben angezeigt werden.
Infos zum Anwender
Qualitätssicherung mit System und GEFRA
Die Gesellschaft für Fertigungsrationalisierung beschäftigt sich seit 1995 mit der Entwicklung und Herstellung von automatischen Prüfsystemen zur Kontrolle von Fertigungsteilen.
Die GEFRA GmbH aus Friedewald ist ein führender Hersteller von Prüfsystemen für metallische Bauteile aus dem Fastener-Sektor wie Schrauben, Muttern oder Scheiben. Auch Kunststoffteile, Zündstifte für Airbags oder Verschlusskappen verschiedenster Art durchlaufen die Automaten des Unternehmens und werden auf ihre Geometrie- und Oberflächeneigenschaften geprüft. „Varianten unserer Optisort-Serie sind rund um den Globus im Einsatz und sorgen dafür, dass die damit geprüften Bauteile zuverlässig den Anforderungen entsprechen“, erläutert Firmengründer Thomas Rothweiler. Der Großteil der GEFRA-Kunden sind Lieferanten für große Automobilzulieferer, aber auch für die Luftfahrtindustrie – höchste Zuverlässigkeit ist somit Pflicht. Die Vielfalt der Prüfteile hat ihre Tücken, denn jedes neue Prüfteil bringt neue Herausforderungen an die Zuführtechnik, das Handling im Automaten und die Bildverarbeitung mit sich.
Rothweiler vertraut bei den Optisort-Anlagen auf ein ausgeklügeltes und seit Jahren bewährtes modulares System aus Standardmodulen für alle Teilfunktionen inkl. der Mechanik, der PC-Komponenten und der Inspektionssoftware, in der viel Know-how des Unternehmens steckt: „Wir haben einen vielseitigen Baukasten von rund 150 Tools entwickelt, die je nach Aufgabenstellung zum Einsatz kommen und z. B. die Prüfung verschiedener Höhen oder Durchmesser der Prüfobjekte ermöglichen. Welche Softwarewerkzeuge sich für die Prüfung welcher Bauteile und die Erkennung welcher Fehler eignen, können wir aus unserer langjährigen Erfahrung sehr gut abschätzen.“
Auch bei der Bildverarbeitungshardware setzt GEFRA auf Standardkomponenten, die das Unternehmen seit langem größtenteils von STEMMER IMAGING bezieht. „Mit diesem Partner arbeiten wir schon lange zusammen und haben dabei viele positive Erfahrungen gemacht. Das Lieferprogramm deckt alle Komponenten ab, die wir für unsere Anlagen benötigen. Zudem haben wir bei eiligen Fragestellungen in der Vergangenheit schon mehrfach gemeinsam schnelle Lösungen gefunden, die uns weitergeholfen haben“, erklärt Rothweiler.
Zwölf Kameras an sechs Stationen sorgen für die sichere Erkennung fehlerhafter Teile.
Kameras im 100stel mm-Inspektionseinsatz
In der bislang größten von GEFRA realisierten Anlage inspizieren zwölf Kameras an sechs Stationen Schrauben zur Befestigung von Bremsleitungen in Fahrzeugen. Wichtig ist dabei die genaue Einhaltung der Toleranzen aller geometrischen Größen inkl. der Qualität der Gewinde, um eine 100%ige Funktion zu gewährleisten.
Im Prüfprozess werden die Schrauben dem eigentlichen Sortiersystem in zwei möglichen Positionen zugeführt, einem rotierenden Glasring übergeben und an den sechs Prüfstationen vorbeigeführt. An diesen Stationen werden geometrische Größen wie der Gewindenenn- und -kerndurchmesser, die Phase, die Höhe sowie die Steigung in der Seitenansicht und die Abmessungen des Sechskants gemessen und mögliche Grate aus vorangegangenen Arbeitsschritten an den Prüflingen erkannt. Die Genauigkeiten liegen dabei zum Teil im 100stel mm-Bereich. Auch Oberflächenfehler der Schrauben wie Eindrücke, Kratzer, Deformationen oder Beschichtungsfehler werden in der Anlage erkannt.
Zum Einsatz kommen je nach Station telezentrische Beleuchtungen und Optiken, verschiedene LED-Beleuchtungen und insgesamt zwölf Industriekameras. Die daraus aufgebauten Bildverarbeitungssysteme sorgen für eine sichere Erkennung aller fehlerfreien Objekte, die am Ende der Anlage über ein schnell ansteuerbares Pneumatikventil aus dem System ausgeblasen und der nachfolgenden Verpackungseinheit zugeführt werden. In der aktuellen Anlage realisierten die GEFRA-Ingenieure eine Prüfleistung von bis zu 500 Teilen pro Minute, theoretisch sind auch 600 Teile pro Minute möglich.
Die größte Herausforderung bei der beschriebenen Anlage bestand in der simultanen Steuerung und Auswertung aller Komponenten über einen einzigen PC. „Hier ist ein Hochleistungsrechner im Einsatz, den wir – wie alle unsere PCs – als skalierbares Backplane-System aus Standard-PC-Komponenten aufgebaut haben und in dem so viele Karten stecken wie für diese Anlage nötig“, so Rothweiler. Nach Aussage des Firmenchefs ist die aktuelle Anlage diesbezüglich weltweit einzigartig: „Ein PC bewertet alle Bilder der zwölf Kameras im System bei einer Leistung von 500 Teilen pro Minute!“
Für die einfache Einrichtung, Darstellung und Bedienung sind in der Anlage ein Monitor und eine Tastatur integriert und ermöglichen die Kommunikation zum Menschen. Hier werden z. B. Fehlermeldungen oder Meldungen des Sensors, der den Füllstand der Behälter misst, angezeigt.
LED-Beleuchtungen in verschiedenen Bauformen und aus unterschiedlichen Richtungen sorgen für optimale Lichtverhältnisse an jeder Station.
Die Prüfstationen 2 bis 5.
100 %ige Zufriedenheit
Die beschriebene Anlage ist inzwischen ausgeliefert und läuft zur vollen Zufriedenheit des Anwenders. Vor der Inbetriebnahme durch einen GEFRA-Mitarbeiter vor Ort waren die Kunden zur Abnahme in Friedewald und erhielten dort eine Schulung. „Danach können unsere Kunden ihre Anlage in der Regel selbständig bedienen und z.B. auch auf andere Objekte umstellen“, so Rothweiler. Sein Team arbeitet bereits an den nächsten Anlagen, die noch effektiver werden sollen.
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