anwenderreportage

ipf electronic-Kamerasensoren sorgen für ein akkurates Profil

Eine hohe Automatisierung erfordert sichere Prozesse, die u. a. mit zuverlässigen sowie präzisen Sensoren überwacht werden müssen. Bei einer Anlage des Fenster- und Türenherstellers Internorm galt es nicht nur 120 Fensterprofile pro Stunde automatisch mit Dichtungen zu versehen, sondern auch bis zu 50 verschiedene Profiltypen zu verarbeiten. Kamerasensoren aus dem Hause ipf electronic sorgten hierbei für eine intelligente Kontrolle.

Für die Profiltypenerkennung wird ein Kamerasensor OC539621 (oben, Bildmitte) in Kombination mit einem Linienlaserpointer PP98C893 (links vom Kamerasensor) verwendet. Beide Geräte wurden an einer speziellen Vorrichtung montiert, um die Profile von oben zu erfassen.

Für die Profiltypenerkennung wird ein Kamerasensor OC539621 (oben, Bildmitte) in Kombination mit einem Linienlaserpointer PP98C893 (links vom Kamerasensor) verwendet. Beide Geräte wurden an einer speziellen Vorrichtung montiert, um die Profile von oben zu erfassen.

Shortcut

Aufgabenstellung: Sensorik für eine komplexe Automationslösung, die Fensterprofile verarbeitet.

Lösung: Intelligente Kombination verschiedener Produkte aus dem Hause ipf electronic: Bei der automatischen Profiltypenerkennung sind der Kamerasensor OC539621 und der Linienlaserpointer PP98C893, bei der Positionsabfrage der Profile in den Puffern optische Taster der Reihe OT43 und beim Verpressen sowie Verkleben Laserlichttaster PT430470 im Einsatz.

Vorteile: Intelligente Kontrolle und hohe Präzision bei der Erkennung von bis zu 50 verschiedenen Profiltypen mit unterschiedlichsten Farben und Oberflächenglanzgraden.

Die Lechenauer GmbH mit Sitz in Kremsmünster erhielt von der Internorm GmbH, einem international führenden Hersteller von Fenster und Türen mit Sitz in Österreich, den Auftrag zur Entwicklung einer Anlage, die Fensterprofile automatisch mit Dichtungen versehen sollte.

„Vereinfacht dargestellt besteht unsere Automationslösung aus drei Bereichen: An der ersten Station wird die Anlage mit jeweils sechs Meter langen Fenster- und PA-Profilen bestückt. In der zweiten Station erfolgt das Verpressen und Verkleben des PA-Profils mit dem Fensterprofil. Anschließend werden die Dichtungen eingebracht. Die letzte Station dient schließlich zum Ausschleusen der fertigen Profile aus der Anlage“, erklärt Thomas Sengleitner, der in der mechanischen Konstruktion von Lechenauer tätig ist.

Da sich die Profiltypen in ihrer Kontur voneinander unterscheiden, ergibt sich für jeden Typ ein individueller Konturverlauf der Laserlinie, der vom Kamerasensor erfasst und mit der in der Software hinterlegten Referenzkontur verglichen wird.

Da sich die Profiltypen in ihrer Kontur voneinander unterscheiden, ergibt sich für jeden Typ ein individueller Konturverlauf der Laserlinie, der vom Kamerasensor erfasst und mit der in der Software hinterlegten Referenzkontur verglichen wird.

Thomas Sengleitner
bei der Lechenauer GmbH in der mechanischen Konstruktion tätig

„Zu den größten Herausforderungen im Projekt zählte die Integration einer Lösung zur Erkennung der bis zu 50 unterschiedlichen Profiltypen in das Automationskonzept der Anlage.“

Bis zu 50 verschiedene Profiltypen

Zu den besonderen Anforderungen der Automationslösung gehörten u. a. kurze Takt- bzw. Durchlaufzeiten, um durchschnittlich 120 Profile pro Stunde mit Dichtungen zu versehen. Darüber hinaus sollte die Anlage bis zu 50 verschiedene Profiltypen verarbeiten.

„Eine derartige Anlage erfordert natürlich eine Reihe an Sensoren, z. B. zur Positionsabfrage der Profile beim gesamten Durchlauf, insbesondere aber hochgenaue Sensoren in dem Bereich, in dem die PA- und Fensterprofile miteinander verpresst sowie verklebt und die Dichtungen eingebracht werden. Zu den größten Herausforderungen zählte aber zweifelsohne die Integration einer Lösung zur Erkennung der bis zu 50 unterschiedlichen Profiltypen in das Automationskonzept der Anlage“, so Sengleitner.

Thomas Sengleitner (links), in der mechanischen Konstruktion von Lechenauer tätig, und Thomas Wally, Applikationsspezialist von ipf electronic für Österreich, blicken auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit zurück.

Thomas Sengleitner (links), in der mechanischen Konstruktion von Lechenauer tätig, und Thomas Wally, Applikationsspezialist von ipf electronic für Österreich, blicken auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit zurück.

Infos zum Anwender

Gegründet 1978 hat sich die Lechenauer GmbH mit Sitz in Kremsmünster von einem Unternehmen für Landmaschinenhandel und -reparaturen zu einem Spezialisten im Bereich Maschinenbau-Kunststofftechnik entwickelt. Das Leistungsspektrum reicht von kleinen Vorrichtungen bis zu komplexen Automatisierungen sowie vom einfachen Stahlbau bis zur kompletten Fertigungsstraße.

Intelligente Kontrolle gefragt

Am Beginn der rund 20 Meter langen und sechs Meter breiten Anlage erfolgt auf einer Seite die manuelle Bestückung mit den PA-Profilen für die Fensterrahmen bzw. Fensterflügel in einen Werkstückpuffer. Gegenüberliegend werden die bereits von einer anderen Maschine vorgefertigten Fensterprofile automatisch an eine Rollenbahn übergeben. Diese Fensterprofile bestehen aus einer Aluschale, einem PU-Schaum als Wärmedämmung und einem Holzprofil als Fensterträger.

„An der Rollenbahn müssen wir zunächst sicherstellen, dass das jeweils zugeführte Profil korrekt ist, da wir ja bis zu 50 verschiedene Profiltypen mit unterschiedlichsten Farben und Oberflächenglanzgraden verarbeiten und das Rüsten unserer Anlage auf die jeweiligen Werkstücke automatisch geschieht. Für die automatisierte Identifizierung der unterschiedlichen Profiltypen kam aus unserer Sicht erfahrungsgemäß nur ein Kamerasensor in Frage. Einer unserer Partner wies uns in diesem Zusammenhang auf ipf electronic hin, da das Unternehmen in diesem Bereich über umfassende Lösungskompetenz verfügt“, berichtet Thomas Sengleitner.

Insgesamt 25 optische Sensoren vom Typ OT430370 sind in allen Bereichen der Automationslösung im Einsatz, in denen die Werkstücke gepuffert oder aufgetaktet werden.

Insgesamt 25 optische Sensoren vom Typ OT430370 sind in allen Bereichen der Automationslösung im Einsatz, in denen die Werkstücke gepuffert oder aufgetaktet werden.

Zuverlässiger Konturvergleich

Für die automatische Profiltypenerkennung empfahl der Sensorspezialist aus dem Sauerland den Kamerasensor OC539621 in Verbindung mit einem Linienlaserpointer PP98C893. Eine Besonderheit der Kamerasensoren der Reihe OC53 von ipf electronic ist eine spezielle, äußerst leistungsstarke Parametriersoftware, die es ermöglicht, bis zu 255 Prüfprogramme für die Kamera anzulegen und pro Programm bis zu 32 verschiedene Objektmerkmale zu prüfen.

Zur eindeutigen Identifizierung der unterschiedlichen Fensterprofiltypen wählte man hier aus den Prüfwerkzeugen für den „Merkmalsvergleich“ die Funktion „Konturvergleich“. Mit dem PP98C893 wird eine Laserlinie auf der Profiloberseite über die gesamte Breite eines Profils projiziert und vom Kamerasensor erfasst. Da sich die Profiltypen in ihrer Kontur voneinander unterscheiden, ergibt sich für jeden Typ ein unterschiedlicher Verlauf der Laserlinie. Diese und weitere Informationen lassen sich pro Profiltyp als separates Prüfprogramm in der Software hinterlegen. Um alle Profiltypen eindeutig identifizieren zu können, werden die betreffenden Profile bzw. die jeweiligen Laserlinienkonturen eingeteacht, in der Software abgespeichert und mit den jeweiligen Einstellungen der Anlage zur Profilverarbeitung verknüpft.

Wird die Anlage auf einen neuen Profiltyp umgerüstet, lässt sich über die Steuerung auch das entsprechende Prüfprogramm der Kamera aktivieren. Durch einen Vergleich des aktuell aufgenommenen Profils mit den in der Software hinterlegten Laserlinienkonturen für den entsprechenden Profiltyp kann der OC539621 stets eindeutig überprüfen, ob das richtige Fensterprofil aus der Vorverarbeitung zugeführt wird oder nicht. Da die Oberseiten der verschiedenen Profiltypen unterschiedliche Farben haben und auch unterschiedliche Glanzgrade aufweisen können, erweist sich der Konturvergleich mithilfe des Laserlinienpointers als sehr zuverlässig.

Die berührungslos arbeitenden optischen Sensoren der Reihe OT43 verfügen über einen maximalen Schaltabstand von 600 mm. Die Geräte in IP67 wurden innerhalb der Anlage so montiert, dass sie relativ unempfindlich gegenüber Verschmutzungen sind.

Die berührungslos arbeitenden optischen Sensoren der Reihe OT43 verfügen über einen maximalen Schaltabstand von 600 mm. Die Geräte in IP67 wurden innerhalb der Anlage so montiert, dass sie relativ unempfindlich gegenüber Verschmutzungen sind.

Durchgängige Positionsabfrage

Hat der Kamerasensor den richtigen Fensterprofiltyp erkannt, gelangen die einzelnen Werkstücke zunächst automatisiert über Zahnriemenförderer in einen Puffer. Gleiches geschieht mit den manuell zugeführten PA-Profilen auf der gegenüberliegenden Anlagenseite. „Die Positionsabfrage der Profile in den Puffern übernehmen optische Taster der Reihe OT43 von ipf electronic, wobei wir insgesamt 25 optische Sensoren vom Typ OT430370 in allen Bereichen unserer Automationslösung einsetzen, in denen in irgendeiner Form gepuffert oder aufgetaktet wird“, erklärt Thomas Sengleitner.

Zur exakten Abfrage der vordersten Profilkante entschied sich Lechenauer für die Laserlichttaster PT430470, die einen sehr präzisen Laserpunkt für ein Triggersignal erzeugen.

Zur exakten Abfrage der vordersten Profilkante entschied sich Lechenauer für die Laserlichttaster PT430470, die einen sehr präzisen Laserpunkt für ein Triggersignal erzeugen.

Hohe Präzision, wenn es darauf ankommt

Aus den beiden Werkstückpuffern heraus werden die Fenster- und PA-Profile zunächst zusammengeführt und anschließend zum Verpressen sowie Verkleben in die zweite Station der Anlage transportiert, in der auch die Dichtungen in einem Magazin vorgehalten werden. Eine zentrale Aufgabe der Anlage von Lechenauer ist das vollautomatische Einbringen der Dichtungen in verschiedenste Profile. „Die Gummidichtungen müssen immer genau in der Flucht zum Profilanfang und -ende in eine Nut eingepresst werden. Daher benötigten wir eine Sensorlösung, mit der sich ein hochgenaues Triggersignal erzeugen lässt. Wir haben uns schließlich für die Laserlichttaster PT430470 entschieden, da diese kompakten Geräte einen präzisen Laserpunkt erzeugen. Mit dem Laserstrahl des PT430470 sind wir in der Lage, die vorderste Profilkante sehr exakt abzufragen, wodurch die Gummidichtungen hochgenau, d. h. ohne Vor- und Nachlauf des Dichtungsmaterials, in die Profilnut eingepresst werden können“, beschreibt Thomas Sengleitner.

Zusätzlich nutzt man die Laserlichttaster beim Transport der Profile in die zweite Station, um zu gewährleisten, dass die zunächst nur kraftschlüssig miteinander verbundenen Profilhälften genau aufeinander liegen. Zwei weitere Taster der Reihe PT43 dienen zur erneuten Abfrage der Profilkanten vor dem Verpressen und Verkleben der Fensterprofile mit den PA-Profilen. Insgesamt sind demnach sechs PT430470 im Einsatz. Abschließend wird das mit den Dichtungen versehene Profil zur letzten Anlagenstation transportiert und dort mit weiteren fertiggestellten Profilen aufgetaktet, um sie automatisch in einen Transportwagen für die Weiterverarbeitung abzulegen.

Die Prüfung der Profiltypen erfolgt an einer Rollenbahn. Dort werden die in einer anderen Maschine bereits vorgefertigten Fensterprofile automatisch an die Anlage übergeben.

Die Prüfung der Profiltypen erfolgt an einer Rollenbahn. Dort werden die in einer anderen Maschine bereits vorgefertigten Fensterprofile automatisch an die Anlage übergeben.

Vorteile auch für die Zukunft

Alles in allem beurteilt Thomas Sengleitner die Zusammenarbeit mit ipf electronic in diesem Projekt äußerst positiv. „Der Applikationsspezialist des Unternehmens für Österreich, Thomas Wally, stand uns jederzeit mit Rat und Tat zur Seite. Im Zuge der Entwicklungsarbeit war es außerdem besonders vorteilhaft, sämtliche Sensorlösungen inklusive der speziellen Lösung zur Erkennung der verschiedenen Profiltypen und darüber hinaus insgesamt 18 Verteilerinseln aus einer Hand zu erhalten. Letztendlich vereinfacht das auch einen späteren Service für die Anlage, z. B. bei der Ersatzteilbeschaffung“, sagt er abschließend.

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