Mit hochauflösenden 3D-Sensoren der Sensorfamilie DeepScan sowie smarten Aggregations- und Auswertealgorithmen der VMT-Softwareplattform MSS (Multi Sensor System) werden Abweichungen in Form und Geometrie, die jeweiligen Freiheitsgrade hinsichtlich Position und Orientierung, der Zustand von Anbauteilen und Verriegelungen sowie das Vorhandensein von Störkanten und -konturen hochgenau vermessen. Dies gewährleistet, dass der Einstapelroboter die Fertigteile aus dem Presswerk prozess- und ausfallsicher handhaben und millimetergenau einsetzen kann.
Toleranzen ausgleichen
Die technischen Herausforderungen an die Entwicklung von FrameSense werden klar, wenn man den bisherigen Prozessablauf beim manuellen Einstapeln der Fertigteile betrachtet. Verschiedene Behältertypen – produziert von verschiedenen Herstellern – können unterschiedliche geometrische Zustände aufweisen: i.O., verformt, eventuell sogar beschädigt. Die aus dem Presswerk über ein Förderband eintreffenden Fertigteile wurden bislang von Personen vom Band genommen und in die Behälter eingesetzt. Dabei erkannte das Personal an diesem Arbeitsplatz visuell deren Position und Ausrichtung, korrigierte diese bei Bedarf und setzte die Fertigteile per Augenmaß intuitiv richtig in die Nester oder Kammleisten der Behälter ein. Gleichzeitig war mit einem Blick feststellbar, ob Verriegelungen geöffnet oder geschlossen waren, ob sich Störobjekte im Behälter befanden – oder ob in den Behälter aufgrund von Beschädigungen überhaupt noch eingestapelt werden konnte.
Alle diese Aufgaben – also die 3D-Positionsbestimmung der Behälter, die Überwachung von Verriegelungen sowie die Vermeidung von Kollisionen mit Störkanten und -konturen – müssen vom Bildverarbeitungssystem als Voraussetzung für einen prozesssicheren Produktionsablauf durchgeführt sowie in die Berechnung und Ausführung der Roboterbewegungen übernommen werden. Zudem sollten die 3D-Messdaten für die Qualitäts- und Geometriekontrolle der Behälter und deren Lifecycle Management genutzt werden.
Schnell, einfach und flexibel
Bei aller Komplexität der Herausforderung galt es, eine Reihe weiterer, betriebsrelevanter Punkte zu beachten. Hier zählten geringe Messzeiten, die den Produktionstakt nicht beeinträchtigen, ebenso dazu wie die messtechnische Eignung der Lösung für unterschiedliche Behältermaterialien / -oberflächen oder auch mögliche neue Behälter in der Zukunft. Einrichtung, Bedienung, Wartung, Rekalibrierung nach einem Sensortausch sowie die Einrichtung neuer Bauteile sollten schnell und einfach durch das Betriebspersonal selbst möglich sein, ohne externe Fachkräfte hinzuziehen zu müssen. Die Messlösung sollte ohne bewegliche Komponenten auskommen – und dadurch höchstmögliche Robustheit sowie Genauigkeit sicherstellen. Und für den Fall eines Falles wurde Wert auf eine sichere, zeitnahe und kostengünstige Ersatzteilversorgung gelegt.
Modulare Systemarchitektur
FrameSense ist als statisches Messsystem konzipiert und erfüllt alle genannten Anforderungen des Presswerkbetreibers. Die Hardware-Systemarchitektur besteht aus hochauflösenden 3D-Kamerasensoren mit integrierter Messfeldbeleuchtung, deren Messdaten die erforderliche Abbildungsgüte der Behälter gewährleisten. Die Kalibrierung sowie die Zusammenführung der Messdaten und ihre Auswertung erfolgen in einem eigenen Industrie-PC mit Visualisierung, Bedienelementen sowie Anbindung an die jeweilige Robotersteuerung. Die Software, die der messtechnischen Lösung zugrunde liegt, basiert auf der VMT-Softwareplattform MSS. Das Tool wurde von VMT entwickelt und vereint mehr als 25 Jahre Erfahrung in der industriellen Bildverarbeitung. Es ist frei konfigurierbar und wird kontinuierlich um neue Algorithmen, Auswerteverfahren und Applikationen erweitert.