Adaptive Stategien in MRK und Vision

Synergie der Wertschöpfungsnetzwerke

Optimale und nachhaltige Flexibilität in der hochwertigen Qualitätssicherung von Produkten bedingt Multitalente der Kombination von Automation und Bildverarbeitung. Zu bewältigen ist Variantenvielfalt, stark variierende Losgrößen, Formatwechsel auf Kopfdruck, kurzfristige Verfügbarkeit und weitere Aspekte adaptiver Strategien.

In einer QBIC-Station kombiniert mit der Teilezuführsystem FlexiBowl erfolgt die 3D-Prüfung von Aluminium-Druckgussteilen auf Planarität, Merkmale wie Materialüberstände und Vertiefungen sowie die Oberflächenprüfung auf Lunker und Beschädigungen. (Bild: Cretec GmbH)

Der gegenwärtige Digitalisierungsschub, die Coronakrise, die damit erzeugten Dynamiken in gesteigerter Kreativität, das wird zukünftig unser Alltagsleben in der Öffentlichkeit und Arbeitswelt nachhaltig verändern. Die Erfahrungen mit Homeoffice haben unter anderem gezeigt, dass in guter Zusammenarbeit der Wert und die Macht von Vertrauen zusätzliche Bedeutung bekommen hat. Viele Chefs merken plötzlich, was alles machbar ist. Die deutlich gesteigerte Fähigkeit zu hoher Flexibilität in den Fertigungs- und Lieferketten sowie der damit verbundenen weiträumigen und sicheren Datenvernetzung in stets aktueller Transparenz, das wird zu einem massiven Wettbewerbsfaktor.

Bewährte ausgetretene Pfade der Automatisierung werden ergänzt durch den Mut zur Realisierung neuer Ideen und abgekürzte Wegen. Bislang vorherrschende starre Prozessketten werden durch die Anforderungen steigender Leistungsfähigkeit und Flexibilität mittels IIoT 4.0 aufgebrochen. Intelligente einfach skalierbarer Systeme der Mensch/Roboter-Kollaboration mit leichtgewichtigen preiswerten Robotern/Cobots erschließen viele neue Möglichkeiten für erfolgreiche mehrwertschaffende Geschäftsmodelle von Qualitätssicherung und ID-Komplettlösungen. Roboter bzw. Cobots werden zum Standardinventar sowohl in großen als auch in kleinen Unternehmen. Ähnlich dem Prinzip der Lego-Bausteine führen durchgängig modular aufgebaute Systemlösungen der Automatisierung zur Beherrschung hoher Variabilität, geringeren Kosten und Zeiteinsparung. Ziel ist es, die verschiedenen Systeme in einer einheitlichen Architektur zu verschmelzen. Cretec bietet eigene modulare Vision- und ID-Systeme und integriert diese in ein durchgängiges Konzept leistungsstarker Komplettlösungen.

Von zunehmender Bedeutung im gesamten Automatisierungsbereich sind diese flexiblen Stationen, ausgestattet mit zukunftsweisenden adaptiven Technologien. Zeitintensive Prozesse werden parallelisiert und wieder zusammengeführt. Die selbstregelnden Anlagen und Maschinen können sich ohne Umrüstungen ihre Kenngrößen an den aktuellen Prozess in wenigen Millisekunden an ständig veränderte Bedingungen autonom anpassen.

Bild: Cretec GmbH

Radikale Vereinfachung

Das Zauberwort Simplifizierung entfaltet mit dem Einsatz der Cobots gerade für kleinere Unternehmen ungeahnte Kreativität. Die Lösung komplexer Qualitätssicherung und ID-Aufgaben in Entwurf, Konfiguration, Auslegung, Montage, Inbetriebnahme, MRK und Flexibilität können oft radikal vereinfacht werden. Adaptive Strategien mit Systemlösungen in Hard- und Software sind gefragt, die kleinere Losgrößen, Variantenvielfalt, starke Schwankungen der Nachfrage, kurze Lebenszykluszeiten und die kurzfristige Verfügbarkeit mit hoher Effizienz bewältigen.

Die sensitiven kollaborierenden Cobots können ohne Schutzvorrichtungen (aufwendige geschlossene Zellen entfallen) direkt mit dem Menschen kooperieren. Die feinfühlige Sensorik erschließt hohe Sicherheitsstandards in der Kollisionserkennung und -beherrschung durch die Komponenten Sensor, Auswerteelektronik, Kommunikation und Steuerung. Neben bewährten, standardisierten Kommunikationsschnittstellen ermöglicht z.B. das hochskalierbare Kommunikationsprotokoll IOTA eine unkomplizierte Integration fälschungssicherer Informationssysteme in ein umfangreiches Gesamtnetzwerk mit nahezu Echtzeitdatenaustausch.

Verschmelzende Multitalente – Cobot-Vision

Das modulare QBIC-System von Cretec ist eine neue Generation von mobilen vollautomatischen Arbeitsplattformen auf Basis von Cobots oder auch kompakter Roboter. Unterschiedliche Module mit jeweils einem breiten Spektrum an Fähigkeiten werden in Steuerung, Kommunikation und Auswertung zu einem wirtschaftlich attraktiven vollautomatischen und autonomen System verschmolzen.

Die QBIC-Station wurde mit der flexiblen Teilezuführeinheit FlexiBowl erweitert. Mit integriertem Roboter und Vision-Systemen ermöglicht das bei einfacher Bedienung schnelle und häufige Produktwechsel. Cretec hat seit Februar 2020 die Generalvertretung für den Vertrieb des Teilezuführsystems FlexiBowl von der italienischen Firma ARS in Deutschland übernommen.

Mit der Integration des modularen VisionTube können alle 1D-, 2D- und DPM-Codes gelesen verifiziert werden. Flexibel einsetzbare komplette Vision-Module – mit Kameras, variablem Beleuchtungsmodul, Stromversorgung und Schnittstellen – ermöglichen komplexe Bildverarbeitungsaufgaben nach dem Motto „Konfigurieren statt Programmieren“.

Die vielseitigen QBIC-Systeme sind modular aufgebaut, einfach bedienbar, sehr schnell und individuell einsetzbar, und das Ganze auf einer Fläche von 0,8×0,8m und 2m Höhe. Integriert ist die Elektrik, Steuerungen, der PC, Kameras, der Code-Verifizier VisionTube, unterschiedliche Vision-Module, intelligente Beleuchtungen, Kommunikationsmodule, der Monitor, der Roboter und eine zusätzliche netzunabhängige Stromversorgung. Die QBIC-Station kann vom Netzstecker getrennt und in voller Funktionsweise sofort zum neuen Einsatzort verschoben werden. Ein wichtiger Faktor, denn damit kann die vorhandene industrielle Produktionsfläche optimal ausgenutzt werden.

Diese Komplettlösungen hoher Flexibilität können sowohl direkt in Fertigungslinien integriert als auch für die erneute Kontrolle von überarbeitetem Ausschuss oder Pseudoausschuss wirtschaftlich eingesetzt werden. Als modulare komplette Systemlösung in Hard- und Software erschließt die QBIC-Station für alle industrielle Bereiche viele bislang ungenutzte Potentiale.

Bild: Cretec GmbH

Komplexe Aufgabenlösung konzentriert auf minimalem Raum

Das Prüfen und Messen von sicherheitsrelevanten Automotive-Bauteilen erfolgt durch das QBIC-System in flexibler und effizienter Weise. Die kompakte Gestaltung dieser schlüsselfertigen Komplettlösung passt durch eine Bürotür. Die Produktwechsel können sozusagen auf Knopfdruck erfolgen. Der Prüfablauf aller Schritte und die Prüfdaten werden gut einsehbar auf einem großen Bildschirm dargeboten.

Die Zuführung der Prüfteile erfolgt per Schüttgut motorisch gesteuert auf das flexible Teilezuführsystem FlexiBowl. Diese Produktfamilie der Teilezuführeinheiten gewährleistet die sichere Verteilung der Bauteile auf der runden Rüttelscheibe in der Größe von 1 bis 250mm und Gewichten von 1 bis 250g. Hier werden selbst empfindliche Bauteile zuverlässig voneinander getrennt und ein Luftgebläse gewährleistet auch den sicheren Teileabstand vom Rand. Durch integrierte modular gestaltbare LED-Beleuchtung mit Hintergrund oder Oberlicht und per exakter Vision-Positionsbestimmung erfolgt das präzise Handling von sensiblen Bauteilen per Sechsachsroboter. Damit werden viele komplexe Aufgabenstellungen mit häufigem Produktwechsel und mit hoher Flexibilität auch für die kommenden Anwendungen von Übermorgen gestaltet. Das integrierte Vision-System liefert präzise Teil- und Positionsdaten bezüglich Geometrie, Oberflächeneigenschaften, Materialbeschaffenheit und Gewicht für den zuverlässigen Griff mit dem Roboter.

Die sichere flexible Schutzraumüberwachung LBK erfolgt per Radartechnologie mit dreidimensionaler Erfassungsfunktion. Sie enthält eine Wiederanlaufsperre und auf Wunsch automatischen Wiederanlauf, wenn der Schutzraum wieder frei ist.

Die Prüfung der Teile erfolgt mit 3D-Vision auf Planarität, Überstände, Vertiefungen, Gratbildung und Fehlstellen. Die anschließende präzise Oberflächenprüfung mit 2D-Vision kontrolliert auf Lunker und Beschädigungen ab Größenordnung 0,2mm². Hinzu kommen die 2D-Prüfungen der Bauteile rundum 360° und die Teilevermessung auf 0,2mm Genauigkeit sowie Prüfen auf Fehlermerkmale ab 80µm. Die schlüsselfertige komplette Systemlösung arbeitet mit insgesamt neun 5MP-Kameras und mit einer Taktzeit von 12 Teilen pro Minute im Dreischichtbetrieb. Die Stromversorgung, Verkabelung, Steuerungseinheiten und PC sind übersichtlich kompakt zusammengefasst und jederzeit einfach zugänglich.

Berücksichtigt sind in der Anlage bereits auch die Möglichkeiten der Prüfung schwieriger Oberflächenvariationen sowie Beschädigungen mittels neuronaler Netze und Deep Learning. So kann in demselben Prozess mittels konventioneller Bildverarbeitung z.B. sowohl Maßhaltigkeit als auch Toleranz geprüft werden und gleichzeitig mit KI auf variable Fehlerklassen. Früher mussten diese von Mitarbeitern nochmal nachgeprüft werden, weil das mit der konventionellen Bildverarbeitung nicht machbar ist. Nun ist beides in einer Anlage und in einem flexiblen Prozess möglich.